36风能技术及应用实验系列(TH140407).doc

THNRWP-1型 永磁同步风力发电实验系统 概述 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额定电枢电压：DC440V 额定功率：4kW 额定转速：1500r/min 三相永磁同步发电机 额定功率：3kW 额定电压：AC380V（线电压） 额定转速：1500r/min 额定转矩：19N.M 极数：4极 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，精度高、抗干扰性强。 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支撑脚，为方便机组移动装设方向轮1只，定向轮两只。 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。 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。 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。在完成风力发电部分实验时，作为原动机，并与监控软件一起模拟风力机，拖动永磁同步发电机运行。在完成永磁同步电机变频调速实验时，直流电动机作为发电机运行，并将电能通过调速器回馈到电网。额定参数如下： 最大输出功率：6.3kW 额定电枢电流：15A 额定电枢电压：420V 额定励磁电流：3A 额定励磁电压：325V 通讯口：RS485/232，支持USS通讯协议 工业平板电脑（IPPC）显示器：12.1寸液晶 CPU：凌动N270，1.6GHz 主板：微星A9830IMS 内存：DDR2 1G 硬盘：160G 触摸屏：5线电阻触摸屏 网卡：10-100M 串口：5个 USB：4个 VGA接口：1个 PCI插槽：1个 全功率变流器柜 变流器控制柜含全功率变流器主回路和控制系统。 技术指标: 额定工作电压：380VAC 额定处理容量：5kVA 电流畸变率：＜10% 直流额定电压：650V 功率因数：±0.9可调 控制方式：采用DSP全数字化控制 并网控制：自动软并网 电磁屏蔽措施：金属壳屏蔽保护 故障诊断能力：过压、过流、过热保护等 冷却方式：强制风冷 频率精度：±0.03Hz 并网冲击电流、电压：＜5% 控制误差：＜4% 智能电量监测仪 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 2-31次谐波测量 四象限电能计量：±有功电能（kWh），±无功电能（kVarh） 标准PT、CT输入，适用于各种电压等级及接线方式 RS-485通讯接口，Modbus RTU通讯规约 PLC控制器 西门子S7-200系列CPU224XP型主机。 大功率三相自耦调压器 额定容量：9kVA，原边额定输入三相AC380V，副边AC 0～430V可调。 监控软件 监控软件基于北京三维力控ForceControl设计，主要包括风力机模拟器上位机界面、网侧变流器电量监测，全功率变流器保护状态监视等功能。 实验项目 风力机特性离线仿真 PWSM供电的PWM整流器实验 PWM逆变器的并网运行 PWM变流器的功率因数控制 PWSM风力发电系统的MPPT运行 风力发电系统中的电能质量分析 风力发电系统中的卸荷保护 THNRWP-2型 低速永磁同步风力发电实验系统 产品概述 目前，大功率变速变桨风力发电机组的动力驱动系统主要两种方案：一种是升速齿轮箱绕线式异步双器；另一种是无齿轮箱的直接驱动低速永磁发电机全功率变频器。低速永磁同步发电机直驱系统（PMDD）没有升速齿轮箱，叶轮直接驱动低速发电机转子，消除了高速异步发电机双馈系统DFIG）的薄弱环节，大大提高可靠性，降低维护工作量。由于发电机定子绕组不直接与电网相连，而是通过变频器连接，因此电机额定转速可以降低，使电机极数减少至合理值。缺点是低速电机体积大，定子绕组绝缘等级要求高，变频器要输送发电机全功率，因此电机和变频器的价格都比DFIG高。全功率变频器最大输出功率：6.3kW 额定电枢