风力发电系统教学实验平台

一、系统概述

风力发电教学实验系统是由室外风力发电机、塔架、拉索，室外防雷箱，控制器、卸荷器，逆变模块，蓄能模块，负载实验模块，主操作控制台等组成，系统能进行风力发电相关全过程实验，是职高、大学、研究生以风力发电为主课题的研究和培训、教学的理想产品。

教学特点

Ø  系统实验平台集成了室内温/湿度仪，风速测量系统，让使用者操作起来更直观。

Ø  系统采用数字化DSP技术，对蓄电池充放电进行全智能化的管理。

Ø  系统面板上采用直观的数字仪表和液晶显示，让用户即时了解系统工作状态。

Ø  系统上的离网电源可以为用户提供交流110V/220V纯正弦波交流电能。

Ø  风力发电教学实验系统，可以让实训学生自行拆装移动，使用简便、节能环保、无污染。

Ø  增加分布式发电原理与实验模块，让学生增加对新知识的理解

二、系统运行技术条件

1.风力系统

Ø  风轮直径：1.65(m)

Ø  启动风速：1.5(m/s)

Ø  额定风速：12(m/s)

Ø  安全风速：35(m/s)

Ø  工作形式：永磁同步发电机

Ø  风叶旋转方向：顺时针

Ø  风叶数量：3（片）    

Ø  风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料

Ø  电机材料：铝合金&不锈钢

Ø  塔杆高度：0.85m

Ø  模拟风洞：风量：34073 m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；

2.充电系统

Ø  额定功率：400(W)

Ø  额定电压：12(V)

Ø  额定电流：33.3（A）

3.电力蓄能系统（机内）

Ø  储能形式：阀控式密封铅酸蓄电池

Ø  额定电压：12V

Ø  额定容量：55Ah

Ø  充电方法（恒压），循环︰充电电流为5.6A

4.逆变模块系统（机内）

Ø  直流输入电压：10.5～16.8 VDC

Ø  额定蔬出功率：300W

Ø  输出电压：110/220VAC

Ø  输出波形：纯正弦波

Ø  输出频率：50Hz

Ø  工作效率：85%

Ø  功率因数：>0.88

Ø  波形失真率≤5% 

Ø  工作环境：温度-20℃～50℃

Ø  相对湿度：﹤90﹪（25℃）

Ø  保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护

5.控制模块系统

Ø  工作电压：12VDC

Ø  充电功率：1000W 

Ø  光伏功率：150W

Ø  风机功率：650W

Ø  充电方式：PWM脉宽调制

Ø  充电电流 16.5A

Ø  过放保护电压 10.5V  

Ø  过放恢复电压 12.6V

Ø  输出保护电压 16V

Ø  卸载开始电压（出厂值）14.5V

Ø  卸载开始电流（出厂值） 22A

Ø  控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、输出短路保护、电池接反保护、欠压和过压防震荡保护、均衡充电、温度补偿等功能；

6.负载模块装置系统

Ø  风扇：×1个，额定电压：12/12V，工作电流：1.25A，功率：15W

Ø  交通灯：1组(R,G,B)，额定电压：12/12V，工作电流：0.8A，功率：9.6W

Ø  马达：×1个，额定电压：12/12V，工作电流：0.35A，功率：5W  转速：20rmp/min

Ø  交流LED灯×1个，交流节能灯×1个

Ø  直流模拟负载：12V/12V/28WLED路灯板，带PWM调光功能，输出功率可设置

7.显示装置系统

Ø  直流电流表：× 1个，20A， 显示模式︰0.5”LED

Ø  直流电压表：× 1个，50V， 显示模式︰0.5”LED

Ø  交流电压表：× 1个，500V，显示模式︰0.5”LED

Ø  交流电流表：× 1个，5A，  显示模式︰0.5”LED

Ø  交流电压表：× 1个，50V， 显示模式︰0.5”LED

Ø  交流电流表：× 1个，50A， 显示模式︰0.5”LED

Ø  时间、温/湿度表：× 1个，-20～99.9℃  显示时间，室内温、湿度

Ø  风机转速表：× 1个，5A，  显示模式︰0.5”LED

Ø  风速风向仪：风速：0～45M/S

               风向：0～360°

               精度±0.3M/S±3°

               工作电源：AC220V，50HZ，DC12V可选

               过风速报警、欠风速报警、液晶显示风速、配有与PC通讯的接口

8.电气开关操作柜

   交流漏电开关、紧急停止开关、仪表开关、风机输入开关、直流输入开关

  仪表显示、控制按钮（开关）、智能型风光互补控制器、风速仪、鼓风机调速。

    8.1智慧教室综合测控系统

该系统采用一体化设计，要求所有功能集中在一块核心控制器上，禁止采用多种模块拼装，确保使用人员的人身安全及设备安全的性能指标。

、虚拟示波器所需实现的功能：50MHz   2路波形测量功能；
（二）2路逻辑分析仪功能；
（三）1路任意波形信号发生器输出；
200MSa/s高速实时采样，50MHz带宽，波形测量满足教学实验要求，波形平滑不失真。
（四）2路PWM脉冲信号发生器：可设置频率、占空比。
（五）、万用表功能
1、万用表的电阻测量功能；
2、万用表的直流电压测量功能；
3、万用表的交流电压测量功能；
4、万用表的交流电流测量功能；
（六）、人机界面功能
*1、人机界面显示所测量的波形，并显示相应的量测值；
*2、可通过点击界面按钮，将所测量的波形插入实验报告模板中；
*3、学生的实验报告结果可通过点击界面按钮，统一上传到的教师电脑文件夹下；
（七）、实验室安全监控功能
1、环境参数测量：可同时测量显示温湿度、CO2浓度和PM2.5；
2、电气参数测量：可测量控制台电压电流，并计算出功率；
3、过流、过压、欠压（阀值可设置）报警跳闸保护；
4、安全防护：实验室环境安全监控装置（PM2.5、烟雾、可燃气体、温湿度及CO2浓度异常（火警）报警）；5、节电功能：长期无人实验时，自动关闭总闸开关，实现安全和节电效果；

9、监控软件

Ø  PC监控模块：监控主机、监控软件。

Ø  显示内容：蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率，能量模拟图，当前风速（米/秒），当前风向（度），当前风力资源平估。

三、教学项目及实验内容

实验1.风力发电基础理论原理性实验

实验2.风力发电系统设计实验

实验3.风力发电基础理论与应用技术仿真实验

实验4.风力发电相关测量技术实验

实验5.风力发电控制技术实验

实验6.风力发电电力电子实验

实验7.过放保护、过放恢复、过充保护、过充恢复

       均充保护、均充恢复、浮充保护、浮充恢复

实验8.过风速报警、欠风速报警、液晶显示风速

实验9.风力发电系统的直接负载实验

实验10.风力发电系统的风速变化影响实验

实验11.限速机械保护系统原理实验

实验12.限速电控保护系统原理实验

实验13.风机过功率保护实验

实验14.风机超速保护实验

实验15.不同转速下风力发电曲线实验

实验16.风况检测实验

实验17.独立风机系统实验

  实验18. 综合实验。

四、主要设备清单