風力發電系統教學實驗平臺

一、系統概述

風力發電教學實驗系統是由室外風力發電機、塔架、拉索，室外防雷箱，控制器、卸荷器，逆變模塊，蓄能模塊，負載實驗模塊，主操作控制臺等組成，系統能進行風力發電相關全過程實驗，是職高、大學、研究生以風力發電為主課題的研究和培訓、教學的理想產品。

教學特點

Ø  系統實驗平臺集成了室內溫/濕度儀，風速測量系統，讓使用者操作起來更直觀。

Ø  系統采用數字化DSP技術，對蓄電池充放電進行全智能化的管理。

Ø  系統面板上采用直觀的數字儀表和液晶顯示，讓用戶即時了解系統工作狀態。

Ø  系統上的離網電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能。

Ø  風力發電教學實驗系統，可以讓實訓學生自行拆裝移動，使用簡便、節能環保、無污染。

Ø  增加分布式發電原理與實驗模塊，讓學生增加對新知識的理解

二、系統運行技術條件

1.風力系統

Ø  風輪直徑：1.65(m)

Ø  啟動風速：1.5(m/s)

Ø  額定風速：12(m/s)

Ø  安全風速：35(m/s)

Ø  工作形式：永磁同步發電機

Ø  風葉旋轉方向：順時針

Ø  風葉數量：3（片）    

Ø  風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料

Ø  電機材料：鋁合金&不銹鋼

Ø  塔桿高度：0.85m

Ø  模擬風洞：風量：34073 m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；

2.充電系統

Ø  額定功率：400(W)

Ø  額定電壓：12(V)

Ø  額定電流：33.3（A）

3.電力蓄能系統（機內）

Ø  儲能形式：閥控式密封鉛酸蓄電池

Ø  額定電壓：12V

Ø  額定容量：55Ah

Ø  充電方法（恒壓），循環︰充電電流為5.6A

4.逆變模塊系統（機內）

Ø  直流輸入電壓：10.5～16.8 VDC

Ø  額定蔬出功率：300W

Ø  輸出電壓：110/220VAC

Ø  輸出波形：純正弦波

Ø  輸出頻率：50Hz

Ø  工作效率：85%

Ø  功率因數：>0.88

Ø  波形失真率≤5% 

Ø  工作環境：溫度-20℃～50℃

Ø  相對濕度：﹤90﹪（25℃）

Ø  保護功能：極性反接、短路、過熱、過載保護

5.控制模塊系統

Ø  工作電壓：12VDC

Ø  充電功率：1000W 

Ø  光伏功率：150W

Ø  風機功率：650W

Ø  充電方式：PWM脈寬調制

Ø  充電電流 16.5A

Ø  過放保護電壓 10.5V  

Ø  過放恢復電壓 12.6V

Ø  輸出保護電壓 16V

Ø  卸載開始電壓（出廠值）14.5V

Ø  卸載開始電流（出廠值） 22A

Ø  控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償等功能；

6.負載模塊裝置系統

Ø  風扇：×1個，額定電壓：12/12V，工作電流：1.25A，功率：15W

Ø  交通燈：1組(R,G,B)，額定電壓：12/12V，工作電流：0.8A，功率：9.6W

Ø  馬達：×1個，額定電壓：12/12V，工作電流：0.35A，功率：5W  轉速：20rmp/min

Ø  交流LED燈×1個，交流節能燈×1個

Ø  直流模擬負載：12V/12V/28WLED路燈板，帶PWM調光功能，輸出功率可設置

7.顯示裝置系統

Ø  直流電流表：× 1個，20A， 顯示模式︰0.5”LED

Ø  直流電壓表：× 1個，50V， 顯示模式︰0.5”LED

Ø  交流電壓表：× 1個，500V，顯示模式︰0.5”LED

Ø  交流電流表：× 1個，5A，  顯示模式︰0.5”LED

Ø  交流電壓表：× 1個，50V， 顯示模式︰0.5”LED

Ø  交流電流表：× 1個，50A， 顯示模式︰0.5”LED

Ø  時間、溫/濕度表：× 1個，-20～99.9℃  顯示時間，室內溫、濕度

Ø  風機轉速表：× 1個，5A，  顯示模式︰0.5”LED

Ø  風速風向儀：風速：0～45M/S

               風向：0～360°

               精度±0.3M/S±3°

               工作電源：AC220V，50HZ，DC12V可選

               過風速報警、欠風速報警、液晶顯示風速、配有與PC通訊的接口

8.電氣開關操作柜

   交流漏電開關、緊急停止開關、儀表開關、風機輸入開關、直流輸入開關

  儀表顯示、控制按鈕（開關）、智能型風光互補控制器、風速儀、鼓風機調速。

    8.1智慧教室綜合測控系統

該系統采用一體化設計，要求所有功能集中在一塊核心控制器上，禁止采用多種模塊拼裝，確保使用人員的人身安全及設備安全的性能指標。

、虛擬示波器所需實現的功能：50MHz   2路波形測量功能；
（二）2路邏輯分析儀功能；
（三）1路任意波形信號發生器輸出；
200MSa/s高速實時采樣，50MHz帶寬，波形測量滿足教學實驗要求，波形平滑不失真。
（四）2路PWM脈沖信號發生器：可設置頻率、占空比。
（五）、萬用表功能
1、萬用表的電阻測量功能；
2、萬用表的直流電壓測量功能；
3、萬用表的交流電壓測量功能；
4、萬用表的交流電流測量功能；
（六）、人機界面功能
*1、人機界面顯示所測量的波形，并顯示相應的量測值；
*2、可通過點擊界面按鈕，將所測量的波形插入實驗報告模板中；
*3、學生的實驗報告結果可通過點擊界面按鈕，統一上傳到的教師電腦文件夾下；
（七）、實驗室安全監控功能
1、環境參數測量：可同時測量顯示溫濕度、CO2濃度和PM2.5；
2、電氣參數測量：可測量控制臺電壓電流，并計算出功率；
3、過流、過壓、欠壓（閥值可設置）報警跳閘保護；
4、安全防護：實驗室環境安全監控裝置（PM2.5、煙霧、可燃氣體、溫濕度及CO2濃度異常（火警）報警）；5、節電功能：長期無人實驗時，自動關閉總閘開關，實現安全和節電效果；

9、監控軟件

Ø  PC監控模塊：監控主機、監控軟件。

Ø  顯示內容：蓄電池電壓、風機電壓、光伏電壓、風機電流、光伏電流、風機功率、光伏功率，能量模擬圖，當前風速（米/秒），當前風向（度），當前風力資源平估。

三、教學項目及實驗內容

實驗1.風力發電基礎理論原理性實驗

實驗2.風力發電系統設計實驗

實驗3.風力發電基礎理論與應用技術仿真實驗

實驗4.風力發電相關測量技術實驗

實驗5.風力發電控制技術實驗

實驗6.風力發電電力電子實驗

實驗7.過放保護、過放恢復、過充保護、過充恢復

       均充保護、均充恢復、浮充保護、浮充恢復

實驗8.過風速報警、欠風速報警、液晶顯示風速

實驗9.風力發電系統的直接負載實驗

實驗10.風力發電系統的風速變化影響實驗

實驗11.限速機械保護系統原理實驗

實驗12.限速電控保護系統原理實驗

實驗13.風機過功率保護實驗

實驗14.風機超速保護實驗

實驗15.不同轉速下風力發電曲線實驗

實驗16.風況檢測實驗

實驗17.獨立風機系統實驗

  實驗18. 綜合實驗。

四、主要設備清單