HYXNY-F1大型風力發電係統實訓平台

產品（pǐn）簡（jiǎn）介：

一、概述大（dà）型（xíng）風力發電係統實訓平台參照兆瓦級風（fēng）機控（kòng）製係（xì）統設計，具有形象的物理仿真對象，創造了（le）良好的實（shí）訓（xùn）環境，包括一套風力發電機模（mó）擬對象（xiàng）和（hé）四台控製櫃。1、風機對象模

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一、概述（shù）

大型（xíng）風力發電係統實訓平台參照兆瓦級風機控製係（xì）統（tǒng）設計，具（jù）有（yǒu）形象（xiàng）的物理仿（fǎng）真對象，創造了良好的實訓環境，包括一套風力發電機模擬對象和四台控製櫃。

1、風機對象模型（MW級見機結構，可實現主動偏航和獨立變槳功能）；

2、能源管理、監控管理及氣象站、偏航（háng）變槳控製係統、能源轉換儲存控製係統、風能（néng）變流器係統。可以實現風（fēng）機變槳係統、電氣係統、偏航係統的（de）控製（zhì）過程實訓和（hé）風機（jī）的整機運行演示。可用於職業院校學生的風力發電電動變（biàn）槳偏航裝置電氣控製操作及電氣故障、風電並網控製技術培訓，也可用於風電檢修工技能鑒定（dìng）培訓。

實（shí）訓（xùn）平台各部分通過（guò）電纜連接，可組成一（yī）套既能演示又能動（dòng）手設計、安裝、調試的風（fēng）力（lì）發電實訓係統。

二、大型風力（lì）發電係統實訓設備組成

大型風力發電係統實訓平台台主要（yào）由模擬光源跟蹤裝置、模擬風能裝置、模擬能源控製係（xì）統、能源（yuán）轉換儲存（cún）控製係統、並網逆變控製係統和（hé）能源監控管理係統六個部分組成。大型（xíng）風力發電係統實訓（xùn）平台采用（yòng）模塊式（shì）結構，各裝置和係統具有獨立的功能，可以組合成光（guāng）伏發電實（shí）訓平（píng）台、風力發電實訓平台（tái）。

1、設（shè）備尺寸：模擬光源跟蹤裝置 2000mm×1500mm×2000mm

模擬風能裝置 1300mm×1100mm×2600mm

實訓櫃（4個） 3200mm×650mm×2000mm

2、場地麵（miàn）積：25平方米（mǐ）

三、各單元介紹

1、模擬風能裝置

(1)、模擬風能裝置的（de）組成（chéng）

模擬（nǐ）風能裝置主要由葉片（piàn）、輪轂、發電機、機艙、尾舵、側風偏航控製（zhì）機構、直流電（diàn）動機、塔架和基礎（chǔ）、測速（sù）儀（yí）、測速儀支架、軸流風（fēng）機、軸流風機（jī）支架、軸流風機框罩、單相交流電動機、電（diàn）容器、連杆（gǎn）、滾輪（lún）、萬（wàn）向輪、微動開關和接近開關等設備與器件組成。

葉片、輪轂、發電機、機艙（cāng）、尾舵和側風偏航控製機構組裝成水平軸永磁同步風力發電機，安裝在塔（tǎ）架上。軸流風機支架、軸流風機框罩、測速儀、測速儀支（zhī）架、傳動（dòng）齒輪鏈機構、單相（xiàng）交流電動機、滾（gǔn）輪和萬（wàn）向輪（lún）等組成。軸流風機和軸流風機框罩安裝在風場運動機構（gòu）箱體上（shàng）部，傳（chuán）動（dòng）齒輪鏈機構、單相交流（liú）電動機、滾輪和萬向（xiàng）輪組（zǔ）成風場運動機構。

風（fēng）力（lì）發（fā）電機（jī）利用尾舵實現被動偏（piān）航迎風，使風力發電機輸出最大電能。測速儀檢測風場（chǎng）的風量，當風（fēng）場的風量超過安全值時，側（cè）風偏航控製機構動作，使尾舵側風45?，風力發電機葉片轉速變慢。當風場的（de）風量過（guò）大時，尾舵側風90?，風力（lì）發電機處於製動狀態。

2、模擬能源控製係統

（1）、光伏供電單元

1)、係統的（de）組成

模擬能源（yuán）控製係統主要由光伏電源控製單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供（gòng）電控製單元、ARM控製單元（yuán）、接口單元、西門子（zǐ）S7-200PLC、繼電器組（zǔ）、接（jiē）線排、蓄電池組、可（kě）調電阻、斷路器、12V開關電源、網孔架等組成。如圖3所示。

2)、控製方式

光伏（fú）供電控製單元的追日功能有手動（dòng）控製盒（hé）自動控製兩個狀態，可（kě）以進行手動或自動運行光伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀態（tài）、燈運動（dòng）操作。

3)、ARM控（kòng）製（zhì）單元和接口單元

蓄電池的充電過程及充電保（bǎo）護由ARM控製單元、接口單元及（jí）程序完（wán）成，蓄（xù）電池的放電保護由ARM控製單元、接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓低於規定（dìng）值，ARM控製單元輸出信號驅動繼電器工作，繼電器常閉（bì）觸點斷開，切斷蓄電池的放電回（huí）路。

（2）、風（fēng）力供電（diàn）單元

1)、風力供電單元的組成

風力供電單元主要由風電電源控製單元、風電輸出顯示單（dān）元、觸摸屏、風力供電控（kòng）製單元、ARM控製單（dān）元、接口單元（yuán）、西門子（zǐ）S7-200PLC、繼（jì）電器組（zǔ）、接線排、可調（diào）電阻、斷路器、網孔架等組成。

2)、控製方式

風力供電控製單元的偏航功能有手動和自動兩個狀態，可以（yǐ）進行手動或自（zì）動可變風向操作。

可變風量是由變（biàn）頻器控製軸流風機實現。手動操（cāo）作變頻器操作（zuò）麵板上的（de）有關按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化，軸流風機轉速在0至額（é）定（dìng）轉速範圍內變化，實現（xiàn）可變風量輸出。

3)、ARM控（kòng）製單元和側風偏航

風力發電機風輪葉片在氣流作用（yòng）下產生力矩驅動風輪（lún）轉動，通過輪轂將扭矩輸入到傳（chuán）動係統。當風（fēng）速（sù）增加超過額定（dìng）風速時，風力發電機風輪轉速（sù）過快，發電（diàn）機可能因超負荷而燒毀。

對（duì）於定槳距（jù）風輪，當風速增加超過額定風速時，如果（guǒ）氣流與葉片（piàn）分離，風輪葉片（piàn）將處於"失（shī）速"狀態，風力發電機不會因超負荷而燒毀。

對於變槳距風輪，當風速增加（jiā）時，可根據風速（sù）的變化調整氣（qì）流對葉片的攻角。當風速超過額定（dìng）風速時，輸出功率可穩定地（dì）保持在額定功率上。特別是在大風的情況下，風力機處於順槳狀態（tài），使槳葉（yè）和整機的受力（lì）狀況大為改善。

小型風力（lì）發電機多數是定（dìng）槳距風輪，在大風的情況下（xià），采用側風偏航控製（zhì）使氣流與葉片分離，使風輪葉片處於"失速"狀（zhuàng）態，安全地保護風力發電機。另外，還可以通過側風偏航控製風力（lì）發電機保持恒定功率輸出。

（3）、風力供電單元

1）風力供電單元的組（zǔ）成

風（fēng）力供電單元主要由風電電源控製單元、風電輸出顯示單元、觸摸屏、風（fēng）力供電控製單元、ARM控製單元、接（jiē）口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調電阻、斷路器、網孔架等組成（chéng）。

2）控製方式（shì）

風力（lì）供電控製單（dān）元的偏（piān）航（háng）功能有手動和自動兩個狀態，可以進行手動（dòng）或自動可變風向操作。

可變風量（liàng）是由變頻器控製軸流（liú）風機實現。手動操作（zuò）變頻器操作麵板（bǎn）上的有關按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化，軸流風機轉（zhuǎn）速在0至額定轉速範（fàn）圍內變化，實現可（kě）變風量輸出。

3） ARM控製單元和側風偏航

風力發電機風輪葉（yè）片在氣流作（zuò）用下產生力矩驅動風輪轉動，通過輪轂將扭矩輸入到（dào）傳動係統。當風（fēng）速增加超過額定風速時，風力發電機風（fēng）輪轉速過快，發電（diàn）機可能因（yīn）超負荷而燒毀。

對於定槳距風輪，當風速增加超過額定風速時，如果氣流與葉片分離，風輪葉片將處於"失（shī）速"狀態，風力發電機不會因（yīn）超負荷而燒毀。

對於變槳距風輪（lún），當風速增加時，可根據風速（sù）的變（biàn）化調整氣流（liú）對葉（yè）片的攻角。當風速超過額定風速時，輸出功率可穩定地（dì）保持在額定功率上。特別是在大風的情況下，風力機處於順槳狀態，使槳葉和整機的受力狀（zhuàng）況（kuàng）大為改善。

小型風力發電機多數是定槳距風輪，在大風的（de）情況下，采用側風偏航控製使氣流與（yǔ）葉片分離，使風輪葉片處於"失速"狀（zhuàng）態，安（ān）全（quán）地保護風力發電機。另外，還可以通過側風偏（piān）航控製風力（lì）發電機保持（chí）恒定功率輸出。

4）、蓄電池組

蓄電池組選用4節閥控（kòng）密封式鉛酸蓄電池，主要參數：

容量 12V 24Ah

重量 1.9kg

尺寸（cùn） 345mm×195mm×20mm

3、並網逆變、負載（zǎi）控製係統

(1)、係統的（de）組成

逆（nì）變與負載係統（tǒng）主要由（yóu）逆（nì）變電源控製單元、逆變輸出（chū）顯示單元、逆變器、逆（nì）變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電（diàn）機（jī）、發光管舞台燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架（jià）等組成（chéng）。

1)、逆變電源控製單元（yuán）

逆變電源（yuán）控製單元主要由（yóu）斷路（lù）器、+24V開關電源（yuán）、AC220V電源插座、指示燈、接線端子等組成。

2)、逆變輸出（chū）顯（xiǎn）示（shì）單（dān）元

逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓（yā）表、接線端等組成。

3)、逆變與負載（zǎi）係統主電路

逆（nì）變與負載係統主要由逆變器、交流調速係統、逆變器測試模（mó）塊（kuài）、發（fā）光管舞台燈光模塊（kuài）和警示燈組成（chéng）。

逆變器的輸入由光（guāng）伏發電係統、風力發電係統或蓄電池提供，逆變器輸出單（dān）相220V、50Hz的交流電源。交流（liú）調速係統由變頻器和三相交（jiāo）流電動機組（zǔ）成，逆變器的（de）輸出AC220V電（diàn）源（yuán）是變頻器的輸入電源，變頻（pín）器將單相AC220V變換為（wéi）三相AC220V供三相交（jiāo）流電動機使用。逆變電源（yuán）控製單元的AC220V電源由逆變器提供，逆變（biàn）電源控（kòng）製單元輸出的DC24V供發光管舞台燈光模塊使用（yòng）。逆變器測試模塊用於檢測逆變器的死區、基波、SPWM波形。

(2)、逆變器

逆變器是將低（dī）壓直流電源（yuán）變換成高壓交流電源的（de）裝置，逆變器（qì）的種類很多, 各自（zì）的具體工作原理、工作過程不（bú）盡相同。本實訓裝置使用的逆變器（qì）由（yóu）DC-DC升壓PWM控製芯片單元、驅動+升（shēng）壓功率MOS管單元、升（shēng）壓變壓器（qì）、SPWM芯片單元、高壓驅動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。

4、能源監控管理係統

(1)、能源監控管理係統

能源監控與管（guǎn）理係（xì）統主要由一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插座、通信（xìn）線、微軟操作係統軟件、力控組態軟件（jiàn）組成。

(2)、監控係統功（gōng）能

1)、通信

監控係統與控製（zhì）器、PLC、儀表進行通信。

2)、界麵

①監控係統具有主（zhǔ）界麵，模擬能源控製係統界麵，風力供電單元界麵，逆變與負載係統界麵，風光互補能量轉（zhuǎn）換（huàn）界麵，分別顯示各自的運行狀態參數。

②模擬能（néng）源控製係統界麵設置相應的按鈕，實（shí）現（xiàn）光伏電池方陣自動跟蹤。

③風力供電（diàn）單元界麵（miàn）設置相（xiàng）應的（de）按鈕，實現風力發電機側風偏航控製。

④具有光伏發電采（cǎi）集報表和風力發電集報表，記錄光伏輸出電壓（yā）、電流，風力發電機的輸出電壓、電流；逆變與（yǔ）負載係統的逆變輸（shū）出電壓、電流、功率等數據並打印數據報表（biǎo）。

四、主要實驗實（shí）訓內容