·设备外观

·设计简述

    目前世界上大中型风力发电机组主要有两种型式，一类是定桨距失速调节型，属于恒速机型，一般使用同步电机或者鼠笼式异步电机作为发电机，通过定桨距失速控制的风轮机使发电机的转速保持在恒定的数值，继而使风电机组并网后定子磁场旋转频率等于电网频率，转子、叶轮的变化范围小，捕获风能的效率低。另一类是变速变距型，一般采用双馈电机或者永磁同步电机，通过调速器和变桨距控制相结合的方法使叶轮转速可以跟随风速的改变在很宽的范围内变化，保持最佳叶尖速比运行，从而使Cp（风能利用系数）在很大的风速变化范围内均能保持最大值，能量捕获效率最大。发电机发出的电能通过变流器调节，变成与电网同频、同相、同幅的电能输送到电网。相比之下，变速型风力发电机具有不可比拟的优势。

·主要参数

    1.工作电源：三相四线AC380V±10%  50Hz；
    2.工作环境：温度：-10～50℃；环境湿度：≤90％无水珠凝结；海拔＜4000m；
    3.装置容量：≤5.0KVA；
    4.外形尺寸：3000mm×600mm×2000mm;
    5.安全保护：具有接地保护、漏电保护、短路过载保护功能，安全性符合国家标准。

·组成及功能

    实训系统包括永磁同步风力发电机组、模拟风力机控制柜、系统屏、全功率变流器柜、无穷大系统、监控软件六部分构成。
    1.永磁同步风力发电机组
    发电机组由直流电动机、三相永磁同步发电机、转速传感器、机组固定底盘及配套件等构成。
    （1）直流电动机
    直流电动机采用Z4系列国标电机，具有散热风机，参数如下：
    1）额定电枢电压：DC440V
    2）额定功率：4kW
    3）额定转速：1500r/min
   （2）三相低速永磁同步发电机
    1）额定功率：3kW
    2）额定电压：AC380V（线电压）
    3）额定转速：1500r/min
   （3）转速传感器
    转速传感器采用1024线增量型光电编码器，推挽输出，线性度好、精度高、抗干扰性强。
   （4）机组固定底座及配套件
    机组底座采用整体翻砂件，表面平整度高，直流电动机与永磁发电机采用橡胶连轴器软连接，为保护学生安全，配有防护罩。底座装设带减震功能的支撑脚，为方便机组移动装设方向轮1只、定向轮两只。
    2.模拟风力机控制柜
    风力机模拟柜由模拟表头、工业一体化PC、数字直流调速器等主要元件构成。控制柜电源进线采用漏电保护开关。
    （1）模拟表头
    采用国标6L2系列表头，含原动机电枢电压表、原动机电枢电流表、系统进线电压表，配三相线电压切换显示开关。
    （2）数字直流调速器
    采用功能强大的西门子6RA70型数字四象限直流调速器作为原动机的驱动装置。在风力发电实训中，为原动机提供电源，拖动永磁同步发电机运行。额定参数如下：
    （3）最大输出功率：6.3kW
    （4）额定电枢电流：15A
    （5）额定电枢电压：420V
    （6）额定励磁电流：3A
    （7）额定励磁电压：325V
    3.通讯口：RS485/232，支持 USS通讯协议
    工业平板电脑（IPPC）
    系统采用IPPC作为系统监控的硬件平台，前面板采用铝合金材料，表面阳极氧化拉丝处理工艺，配置如下：
    （1）显示器：12.1寸液晶
    （2）CPU：凌动N270,1.6GHz
    （3）主板：微星A9830IMS
    （4）内存：DDR2 1G
    （5）硬盘：320G
    （6）触摸屏：4线电阻触摸屏
    （7）网卡：10-100M
    （8）串口：5个
    （9）USB：4个
    （10）VGA接口：1个
    （11）PCI插槽：1个
    4.全功率变流器柜，变流器柜含全功率变流器主回路和控制系统。
    技术指标：
    （1）额定工作电压：AC380V
    （2）额定处理容量：5KVA
    （3）电流畸变率：＜10%
    （4）直流额定电压：650V
    （5）功率因数：±0.9可调
    （6）控制方式：采用DSP全数字化控制
    （7）并网控制：自动软并网
    （8）电磁屏蔽措施：金属壳屏蔽保护
    （9）故障诊断能力：过压、过流、过热保护等
    （10）冷却方式：强制风冷
    （11）频率精度：±0.03Hz
    （12）并网冲击电流、电压：＜5%
    （13）控制误差：＜4%
    5.智能电量监测仪
    （1）测量三相电流、三相相/线电压、有功功率、无功功率、功率因数等电量
    （2）2-31次谐波测量
    （3）四象限电能计量：±有功电能（kWh），±无功电能（KVArh）
    （4）标准PT、CT输入，适用于各种电压等级及接线方式
    （5）RS-485通讯接口，Modbus RTU通讯规约
    6.PLC控制器：采用西门子高性价比小型PLC产品S7-200 Smart CPU SR30，供电电压AC85～264V，集成18路数字量输入（DC24V 4mA，漏型・源型可切换）/12路数字量输出（继电器输出），内置18KB程序存储器、12KB数据存储器、10KB保持性存储器、6个高速计数器（最大200KHz），集成RS485接口、以太网接口，支持RS232、RS485、MODBUS、USS、自由口通讯、S7协议通讯、PROFIBUS等通信，配有通信编程电缆。

·实训项目

    1.风力机特性离线仿真
    2.PWSM供电的PWM整流器实训
    3.PWM逆变器的并网运行
    4.PWM变流器的功率因数控制
    5.PWSM风力发电系统的MPPT运行
    6.风力发电系统中的电能质量分析
    7.风力发电系统中的卸荷保护

·配置清单