一、產(chǎn)品概述
目前世界上大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有兩種型式。一類是定槳距失速調(diào)節(jié)型，屬于恒速機(jī)型，一般使用同步電機(jī)或者鼠籠式異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，通過定槳距失速控制的風(fēng)輪機(jī)使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值，繼而使風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)后定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率等于電網(wǎng)頻率，轉(zhuǎn)子、葉輪的變化范圍小，捕獲風(fēng)能的效率低。另一類是變速變距型，一般采用雙饋電機(jī)或者永磁同步電機(jī)，通過調(diào)速器和變槳距控制相結(jié)合的方法使葉輪轉(zhuǎn)速可以跟隨風(fēng)速的改變在很寬的范圍內(nèi)變化，保持最佳葉尖速比運(yùn)行，從而使Cp（風(fēng)能利用系數(shù)）在很大的風(fēng)速變化范圍內(nèi)均能保持最大值，能量捕獲效率最大。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過變流器調(diào)節(jié)，變成與電網(wǎng)同頻、同相、同幅的電能輸送到電網(wǎng)。相比之下，變速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有不可比擬的優(yōu)勢。
本實訓(xùn)系統(tǒng)采用變速恒頻控制的永磁同步發(fā)電機(jī)組，可以完成大功率永磁風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)力機(jī)模擬和運(yùn)行過程演示、操作訓(xùn)練。
二、 產(chǎn)品特點
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具有風(fēng)力機(jī)模擬器，可以實現(xiàn)純數(shù)字模擬和物理模擬，可以設(shè)置多種類型風(fēng)速模型；
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全功率變流器特點：
（1）采用矢量控制技術(shù)
（2）雙PWM控制技術(shù)（即PWM整流、PWM逆變）
（3）采用DSP作為核心控制芯片，具有較高的實時性
（4）采用一體封裝的IPM模塊，更加可靠
（5）完善的故障自診斷及可靠地保護(hù)技術(shù)
（6）整體機(jī)構(gòu)設(shè)計緊湊、體積小節(jié)省空間
（7）主動的無功控制，根據(jù)需求進(jìn)行超前或滯后補(bǔ)償
（8）隨機(jī)風(fēng)速下的電功率平滑控制
（9）最大功率跟蹤算法
（10）有功、無功解耦控制
三、技術(shù)性能
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輸入電壓：三相四線～380V±10% 50Hz
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工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-5℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃） 海拔＜4000m
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裝置容量：＜5.0kVA
四、系統(tǒng)配置
實訓(xùn)系統(tǒng)包括永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、模擬風(fēng)力機(jī)控制柜、系統(tǒng)屏、全功率變流器柜、無窮大系統(tǒng)、監(jiān)控軟件六部分構(gòu)成。
1. 永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
發(fā)電機(jī)組由直流電動機(jī)、三相永磁同步發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器、機(jī)組固定底盤及配套件等構(gòu)成。
（1）直流電動機(jī)
直流電動機(jī)采用Z4系列國標(biāo)電機(jī)，具有散熱風(fēng)機(jī)，參數(shù)如下：
額定電樞電壓：DC440V；
額定功率：4kW；
額定轉(zhuǎn)速：1500r/min；
（2）三相低速永磁同步發(fā)電機(jī)
額定功率：3kW；
額定電壓：AC380V（線電壓）；
額定轉(zhuǎn)速：20r/min、200r/min兩種可選，減速齒輪變比相應(yīng)改變。
（3）轉(zhuǎn)速傳感器
轉(zhuǎn)速傳感器采用1024線增量型光電編碼器，推挽輸出，線性度好、精度高、抗干擾性強(qiáng)。
（4）機(jī)組固定底座及配套件
機(jī)組底座采用整體翻砂件，表面平整度高，直流電動機(jī)與永磁發(fā)電機(jī)采用橡膠連軸器軟連接，為保護(hù)學(xué)生安全，配有防護(hù)罩。底座裝設(shè)帶減震功能的支撐腳，為方便機(jī)組移動裝設(shè)方向輪1只、定向輪兩只。
2. 模擬風(fēng)力機(jī)控制柜
風(fēng)力機(jī)模擬柜由模擬表頭、工業(yè)一體化PC、數(shù)字直流調(diào)速器等主要元件構(gòu)成?？刂乒耠娫催M(jìn)線采用漏電保護(hù)開關(guān)。
（1） 模擬表頭
采用國標(biāo)6L2系列表頭，含原動機(jī)電樞電壓表、原動機(jī)電樞電流表、系統(tǒng)進(jìn)線電壓表，配三相線電壓切換顯示開關(guān)。
（2） 數(shù)字直流調(diào)速器
采用功能強(qiáng)大的西門子6RA70型數(shù)字四象限直流調(diào)速器作為原動機(jī)的驅(qū)動裝置。在風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)中，為原動機(jī)提供電源，拖動永磁同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行。額定參數(shù)如下：
最大輸出功率：6.3kW
額定電樞電流：15A
額定電樞電壓：420V
額定勵磁電流：3A
額定勵磁電壓：325V
通訊口：RS485/232，支持 USS通訊協(xié)議
（3） 工業(yè)平板電腦（IPPC）
系統(tǒng)采用IPPC作為系統(tǒng)監(jiān)控的硬件平臺，前面板采用鋁合金材料，表面陽極氧化拉絲處理工藝，配置如下：
顯示器：12.1寸液晶
CPU：凌動N270,1.6GHz
主板：研華AIMB 252
內(nèi)存：DDR2 1G
硬盤：160G
觸摸屏：5線電阻觸摸屏
網(wǎng)卡：10-100M
串口：5個
USB：4個
VGA接口：1個
PCI插槽：1個
3. 全功率變流器柜
變流器柜含全功率變流器主回路和控制系統(tǒng)。
技術(shù)指標(biāo):
額定工作電壓：AC380V
額定處理容量：5kVA
電流畸變率：＜10%
直流額定電壓：650V
功率因數(shù)：±0.9可調(diào)
控制方式：采用DSP全數(shù)字化控制
并網(wǎng)控制：自動軟并網(wǎng)
電磁屏蔽措施：金屬殼屏蔽保護(hù)
故障診斷能力：過壓、過流、過熱保護(hù)等
冷卻方式：強(qiáng)制風(fēng)冷
頻率精度：±0.03Hz
并網(wǎng)沖擊電流、電壓：＜5%
控制誤差：＜4%
4. 智能電量監(jiān)測儀
測量三相電流、三相相/線電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電量
2-31次諧波測量
四象限電能計量：±有功電能（kWh），±無功電能（kVarh）
標(biāo)準(zhǔn)PT、CT輸入，適用于各種電壓等級及接線方式
RS-485通訊接口，Modbus RTU通訊規(guī)約
5. PLC控制器：西門子S7-200系列CPU224XP型主機(jī)。
6. 大功率三相自耦調(diào)壓器：額定容量：15kVA，原邊額定輸入三相AC380V，副邊額定輸出AC 0～430V可調(diào)。
7. 監(jiān)控軟件
監(jiān)控軟件基于北京三維力控ForceControl6.1設(shè)計，主要包括風(fēng)力機(jī)模擬器上位機(jī)界面、網(wǎng)側(cè)變流器電量監(jiān)測、全功率變流器保護(hù)狀態(tài)監(jiān)視等功能。
五、實訓(xùn)項目
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風(fēng)力機(jī)特性離線仿真
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PWSM供電的PWM整流器實訓(xùn)
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PWM逆變器的并網(wǎng)運(yùn)行
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PWM變流器的功率因數(shù)控制
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PWSM風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的MPPT運(yùn)行
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風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量分析
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風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的卸荷保護(hù)