【文章內(nèi)容簡介】 風力發(fā)電轉(zhuǎn)換效率測量實驗 風力發(fā)電填充因子計算實驗。 等效電路設計實驗 MPPT開環(huán)手動給定參數(shù)實驗 MPPT閉環(huán)自動參數(shù)給定實驗 控制器保護功能實驗（包含過載、短路、欠壓、高溫） DCAC逆變器工作原理實驗 DCDC升壓實驗 1 DCDC降壓實驗1 交流負載逆變實驗 1 直流負載逆變實驗1 控制器負載過載保護演示實驗 1 蓄電池充電實驗1 蓄電池放電實驗1 蓄電池充放電保護實驗1 風力發(fā)電總裝機容量設計實驗永磁同步風力發(fā)電實驗平臺FUDPMSW主要目的風力發(fā)電基本原理實習針對人群專業(yè)課剛開始—本科/研究生完成能力 了解風力發(fā)電系統(tǒng)組裝方法 掌握永磁同步電機工作方法； 掌握風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)集成方法； 掌握各種風力環(huán)境下風力發(fā)電機工作特性； 了解風力發(fā)電系統(tǒng)配置情況配合課程1. 電工基礎2. 風力逆變技術及應用3. 新能源發(fā)電技術4. 智能風力系統(tǒng)制作5. 風力發(fā)電系統(tǒng)集成與設計6. 風力電站維護與檢修每臺適用學生數(shù)量6人永磁同步發(fā)力發(fā)電實驗平臺包含有6個實驗模塊：供電保護模塊、風機模擬模塊、并網(wǎng)逆變模塊、電感模塊、制動保護模塊和電動機+發(fā)電機組。一、供電保護模塊供電保護模塊為整個系統(tǒng)提供電力支持，在實訓系統(tǒng)中電力供應必須保證足夠安全，因此在該模塊中提供一下措施以實現(xiàn)設備工作的安全性。216。 具有漏電保護。216。 具有過溫保護。216。 具有工作和停止指示燈。216。 控制電路和主電路的上電按鈕，要求控制電路上電后主電流才能上電。216。 具有正常停機按鈕。216。 具有故障指示功能，故障未排除前，對相關模塊進行斷電保護。216。 具有急停按鈕，按下急停按鈕后，主電路斷電。二、 風機模擬模塊該模塊為風力發(fā)電機工作提供環(huán)境模擬，使得風力發(fā)電機能夠在各種風力環(huán)境下的模擬實驗，使得實驗數(shù)據(jù)更加全面。 216。 風機模擬模塊具有明確的標識。216。 風機模擬模塊應該用來驅(qū)動電動機+發(fā)電機組，用來模擬最大功率在3kW的風機的各種運行情況。216。 風機模擬模塊分為顯示面板和變流器兩部分。風機模擬模塊配備有獨立的顯示與控制單元，操作者可以在該界面中對模塊參數(shù)進行編輯：216。 顯示面板包含電動機網(wǎng)側(cè)供電電壓表、網(wǎng)側(cè)供電電流表、電動機供電電壓表、電動機供電電流表、測速表等儀表，每個儀表有明確標識。216。 顯示面板包含控制回路上電開關、控制回路斷電開關、主回路上電開關、主回路斷電開關、控制回路工作、斷電指示燈、主回路工作斷電指示燈、急停按鈕等。216。 顯示面板包括觸摸屏設置單元，通過觸摸屏可以設置發(fā)電機雙閉環(huán)控制回路的調(diào)節(jié)器的參數(shù)，至少包括電流環(huán)比例系數(shù)、電流環(huán)積分系數(shù)、電流環(huán)限幅值、電流環(huán)退飽和系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)積分系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)退飽和系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)限幅值、轉(zhuǎn)速環(huán)微分系數(shù)、欠壓設定值、過壓設定值、風機葉尖速比、風機葉片的槳距角等系數(shù)。216。 觸摸屏能夠顯示驅(qū)動電動機和發(fā)電機的工作狀態(tài)，至少包括轉(zhuǎn)矩電流瞬時值、勵磁電流瞬時值、電流調(diào)節(jié)器輸出瞬時值、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器瞬時值、母線電壓瞬時值、轉(zhuǎn)速瞬時值和各種調(diào)節(jié)器參數(shù)設置值。216。 觸摸屏至少能夠顯示風機模擬模塊的過壓故障、欠壓故障、驅(qū)動故障、過流故障等，同時能夠控制整個裝置的啟動和停止。216。 觸摸屏和變頻器使用Modbus協(xié)議通過RS485通訊口連接。216。 顯示面板上具有母線電壓、轉(zhuǎn)矩電流、勵磁電流、轉(zhuǎn)速、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩等瞬時值測量端子，能夠使用示波器測量相關變量的瞬時值，相關瞬時值為變流器D/A輸出或相關節(jié)點信號引出。風機模擬模塊可實現(xiàn)的功能包括：216。 控制系統(tǒng)包括基于平板電腦或PC機的上位機與基于TMS320 LF28335的變頻器。216。 控制結構采用上位機模擬風機特性并通過變頻器的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制驅(qū)動電機。216。 控制系統(tǒng)能夠模擬當風機葉片的槳距角變化時風機的工作特性。216。 控制系統(tǒng)能夠模擬當風速變化時的風機的工作特性。216。 控制系統(tǒng)與顯示單元中的觸摸屏通過Modbus協(xié)議通訊，通過觸摸屏能夠設置相關控制器參數(shù)，能夠通過觸摸屏顯示模擬單元的相關變量的瞬時值。216。 變頻器的功率模塊使用IPM模塊，IPM的工作電壓為1700V，額定電流在50A以上。216。 變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)過壓保護、過溫保護、觸發(fā)保護、欠壓保護、短路保護、飛車保護等，當出現(xiàn)故障時保護時間小于1ms。216。 對于以上各種故障，具有兩級保護功能，即硬件保護、軟件保護，當發(fā)生以上保護時，能夠通過邏輯電路封鎖PWM脈沖，并通過觸摸屏報警，需要系統(tǒng)斷電后，才能解除PWM封鎖。216。 能夠通過D/A輸出母線電壓、轉(zhuǎn)矩電流、勵磁電流、轉(zhuǎn)速、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩等瞬時值，各瞬時值精度大于12位，采樣率大于3kHz。三、并網(wǎng)逆變模塊 本實驗平臺將并網(wǎng)系統(tǒng)的研究作為系統(tǒng)的主要工作部分，在并網(wǎng)逆變模塊中操作者可以充分了解并掌握并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作方法與原理。216。 并網(wǎng)逆變模塊實現(xiàn)將發(fā)電機發(fā)出的電能回饋給電網(wǎng)，采用雙PWM結構，即背靠背變流器拓撲結構。216。 并網(wǎng)逆變模塊分為顯示面板和變流器兩部分。并網(wǎng)逆變模塊配備有獨立的顯示與控制單元，操作者可以在該界面中對模塊參數(shù)進行編輯：216。 顯示面板包含網(wǎng)側(cè)供電電壓表、網(wǎng)側(cè)供電電流表、發(fā)電機發(fā)電電壓表、發(fā)電機發(fā)電電流表、母線電壓表、電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)表，每個儀表有明確標識。216。 顯示面板包含整流控制回路上電開關、整流控制回路斷電開關、整流主回路上電開關、整流主回路斷電開關、整流控制回路工作/斷電指示燈、整流主回路工作/斷電指示燈、急停按鈕等。216。 顯示面板包含逆變控制回路上電開關、逆變控制回路斷電開關、逆變主回路上電開關、逆變主回路斷電開關、逆變控制回路工作/斷電指示燈、逆變主回路工作/斷電指示燈。216。 顯示面板包括觸摸屏設置單元，通過觸摸屏可以設置整流控制回路和逆變控制回路的調(diào)節(jié)器的參數(shù)，至少包括電流環(huán)比例系數(shù)、電流環(huán)積分系數(shù)、電流環(huán)限幅值、電流環(huán)退飽和系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)積分系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)退保和系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)限幅值、轉(zhuǎn)速環(huán)微分系數(shù)、欠壓設定值、過壓設定值、直流電壓環(huán)積分系數(shù)、直流電壓環(huán)退飽和系數(shù)、直流電壓環(huán)限幅值等參數(shù)。216。 觸摸屏能夠顯示整流器和逆變器的工作狀態(tài)，至少包括轉(zhuǎn)矩電流瞬時值、勵磁電流瞬時值、有功電流瞬時值、無功電流瞬時值、電流調(diào)節(jié)器輸出瞬時值、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器瞬時值、母線電壓瞬時值、轉(zhuǎn)速瞬時值和各種調(diào)節(jié)器參數(shù)設置值。216。 觸摸屏至少能夠顯示并網(wǎng)逆變模塊的過壓故障、欠壓故障、驅(qū)動故障、過流故障等，同時能夠控制整個裝置的啟動和停止。216。 觸摸屏和變流器使用Modbus協(xié)議連接。216。 顯示面板上具有母線電壓、轉(zhuǎn)矩電流、勵磁電流、有功電流、無功電流、輸出功率、PARK變換相位角、電網(wǎng)電壓相位角等瞬時值測量端子，能夠使用示波器測量相關變量的瞬時值，相關瞬時值為變流器D/A輸出或相關節(jié)點的信號引出。并網(wǎng)逆變模塊可實現(xiàn)的功能包括：216。 控制芯片采用兩個216。 控制結構采用轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩電流雙閉環(huán)和電壓電流雙閉環(huán)結構。216。 能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機和電網(wǎng)能量的雙向流動，且并網(wǎng)功率因數(shù)可調(diào)。216。 能夠?qū)崿F(xiàn)MTTP功能。216。 能夠在三相電壓不平衡條件下工作。216。 與顯示單元中的觸摸屏通過Modbus協(xié)議通訊，通過觸摸屏能夠設置相關控制器參數(shù)，能夠通過觸摸屏顯示模擬單元的相關變量的瞬時值。216。 變流器能夠?qū)崿F(xiàn)過壓保護、過溫保護、觸發(fā)保護、欠壓保護、三相不平衡保護、短路保護等，當出現(xiàn)故障時保護時間小于1ms。216。 對于以上各種故障，具有兩級保護功能，即硬件保護、軟件保護，當發(fā)生以上保護時，能夠通過邏輯電路封鎖PWM脈沖，并通過觸摸屏報警，需要系統(tǒng)斷電后，才能解除PWM封鎖。216。 整流單元由不控整流切換到可控整流時，電流超調(diào)量小于電流限幅值10%。216。 并網(wǎng)電流諧波的THD值小于5%。216。 能夠通過D/A輸出母線電壓、轉(zhuǎn)矩電流、勵磁電流、轉(zhuǎn)速、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩等瞬時值，各瞬時值精度大于12位，采樣率大于3kHz。216。 變流器所有軟件使用C語言編寫、軟件源代碼開放，具有軟件源代碼、程序流程圖、變量清單說明。 四、電感模塊 電感模塊具有明確的標識，顯示面板和并網(wǎng)電感兩部分。216。 電感模塊配備有獨立的顯示與控制單元，操作者可以在該界面中對模塊參數(shù)進行編輯：216。 顯示面板包含電感電壓表、電網(wǎng)電流表，每個儀表有明確標識。216。 顯示面板包含電感選擇開關，可以在斷開、1mH、5mH、10mH、20mH幾種情況下，通過開關組合對并網(wǎng)電感進行控制。216。 顯示面板上有開關組合與電感值的對應關系圖。216。 并網(wǎng)電感的技術指標 178。 額定電流為5A。178。 額定電壓為380V。178。 在開關頻率3kHz、5A電流、環(huán)境溫度為35℃時，連續(xù)工作1小時，電感表面溫度不超過50℃。178。 電感值可在斷開、1mH、5mH、10mH、20mH幾種電感值間切換。 五、電動機+發(fā)電機組 電動機+發(fā)電機組由電動機和發(fā)電機兩部分組成。電動機采用三相交流異步電動機，額定功率5kW、額定轉(zhuǎn)速1000rpm以下、額定電壓380V、額定電流3A以上，額定供電頻率50Hz。發(fā)電機為永磁同步發(fā)電機，額定功率3kW、額定轉(zhuǎn)速130rpm以下、額定電壓380V、額定頻率小于20Hz、額定電流3A以上。發(fā)電機與電動機采用變速箱連接，變速箱變比根據(jù)具體電動機和發(fā)電機銘牌數(shù)據(jù)確定。異步電動機采用增量式光電編碼器測速。永磁同步發(fā)電機采用增量式光電編碼器測速。發(fā)電機與電動機采用同軸連接，異步電動機采用電網(wǎng)供電，電動機測速時間小于2ms，轉(zhuǎn)速輸出在無數(shù)字濾波和模擬濾波時，轉(zhuǎn)速瞬時值波動小于2rpm。 六、 制動保護模塊制動保護模塊為單獨運行模塊，當檢測到母線電壓超過設定值后，使得制動電阻工作，實現(xiàn)對實驗系統(tǒng)的保護。要求：，不需要控制器的觸發(fā)脈沖；；；。雙饋異步風力發(fā)電實驗平臺FUDDFIW主要目的風力發(fā)電基本原理實習針對人群專業(yè)課剛開始—本科/研究生完成能力 了解風力發(fā)電系統(tǒng)組裝方法 掌握雙饋異步電機工作方法； 掌握風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)集成方法； 掌握各種風力環(huán)境下風力發(fā)電機工作特性； 了解風力發(fā)電系統(tǒng)配置情況配合課程1. 電工基礎2. 風力逆變技術及應用3. 新能源發(fā)電技術4. 智能風力系統(tǒng)制作5. 風力發(fā)電系統(tǒng)集成與設計6. 風力電站維護與檢修每臺適用學生數(shù)量6人雙饋異步發(fā)力發(fā)電實驗平臺包含有6個實驗模塊：供電保護模塊、風機模擬模塊、并網(wǎng)逆變模塊、電感模塊、制動保護模塊和電動機+發(fā)電機組。一、供電保護模塊供電保護模塊為整個系統(tǒng)提供電力支持，在實訓系統(tǒng)中電力供應必須保證足夠安全，因此在該模塊中提供一下措施以實現(xiàn)設備工作的安全性。216。 具有漏電保護。216。 具有過溫保護。216。 具有工作和停止指示燈。216。 控制電路和主電路的上電按鈕，要求控制電路上電后主電流才能上電。216。 具有正常停機按鈕。216。 具有故障指示功能，故障未排除前，對相關模塊進行斷電保護。216。 具有急停按鈕，按下急停按鈕后，主電路斷電。二、 風機模擬模塊該模塊為風力發(fā)電機工作提供環(huán)境模擬，使得風力發(fā)電機能夠在各種風力環(huán)境下的模擬實驗，使得實驗數(shù)據(jù)更加全面。 216。 風機模擬模塊具有明確的標識。216。 風機模擬模塊應該用來驅(qū)動電動機+發(fā)電機組，用來模擬最大功率在3kW的風機的各種運行情況。216。 風機模擬模塊分為顯示面板和變流器兩部分。風機模擬模塊配備有獨立的顯示與控制單元，操作者可以在該界面中對模塊參數(shù)進行編輯：216。 顯示面板包含電動機網(wǎng)側(cè)供電電壓表、網(wǎng)側(cè)供電電流表、電動機供電電壓表、電動機供電電流表、測速表等儀表，每個儀表有明確標識。216。 顯示面板包含控制回路上電開關、控制回路斷電開關、主回路上電開關、主回路斷電開關、控制回路工作、斷電指示燈、主回路工作斷電指示燈、急停按鈕等。216。 顯示面板包括觸摸屏設置單元，通過觸摸屏可以設置發(fā)電機雙閉環(huán)控制回路的調(diào)節(jié)器的參數(shù)，至少包括電流環(huán)比例系數(shù)、電流環(huán)積分系數(shù)、電流環(huán)限幅值、電流環(huán)退飽和系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)積分系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)退飽和系數(shù)、轉(zhuǎn)速環(huán)限幅值、轉(zhuǎn)速環(huán)微分系數(shù)、欠壓設定值、過壓設定值、風機葉尖速比、風機葉片的槳距角等系數(shù)。216。 觸摸屏能夠顯示驅(qū)動電動機和發(fā)電機的工作狀態(tài)，至少包括轉(zhuǎn)矩電流瞬時值、勵磁電流瞬時值、電流調(diào)節(jié)器輸出瞬時值、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器瞬時值、母線電壓瞬時值、轉(zhuǎn)速瞬時值和各種調(diào)節(jié)器參數(shù)設置值。216。 觸摸屏至少能夠顯示風機模擬模塊的過壓故障、欠壓故障、驅(qū)動故障、過流故障等，同時能夠控制整個裝置的啟動和停止。216。 觸摸屏和變頻器使用Modbus協(xié)議通過RS485通訊口連接。216。 顯示面板上具有母線電壓、轉(zhuǎn)矩電流、勵磁電流、轉(zhuǎn)速、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩等瞬時值測量端子，能夠使用示波器測量相關變量的瞬時值，相關瞬時值為變流器D/A輸出或相關節(jié)點信號引出。風機模擬模塊可實現(xiàn)的功能包括：216。 控制系統(tǒng)包括基于平板電腦或PC機的上位機與基于TMS320 LF28335的變頻器。216。 控制結構采用上位機模擬風機特性并通過變頻器的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制驅(qū)動電機。216。 控制系統(tǒng)能夠模擬當風機葉片的槳距角變化時風機的工作特性。216。 控制系統(tǒng)能夠模擬當風速變化時的風機的工作特性。216。 控制系統(tǒng)與顯示單元中的觸摸屏通過Modbus協(xié)議通訊，通過觸摸屏能夠設置相關控制器參數(shù)，能夠通過觸摸屏顯示模擬單元的相關變量的瞬時值。216。 變頻器的功率模塊使用IPM模塊，IPM的工作電壓為1700V，額定電流在50A以上。216。 變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)過壓保護、過溫保護、觸發(fā)保護、欠壓保護、短路保護、飛車保護等，當出現(xiàn)故障時保護時間小于1ms。216。 對于以上各種故