TW-SNY28C 大型风力发电系统、光伏工程实训平台

（工程型）

概述

本实训平台参照兆瓦级风机控制系统设计，具有形象的物理仿真工具，创立了优异的实训情形，包括一套风力发电机模拟工具和四台控制柜。

1、风机工具模子（MW级识趣结构，可实现自动偏航和自力变桨功效）
；

2、能源治理、监控治理及气象站、偏航变桨控制系统、能源转换贮存控制系统、风能变流器系统�
？梢允迪址缁浣跋低场⒌缙低场⑵较低车目刂评淌笛岛头缁恼诵醒菔��
？捎糜谥耙翟盒Ｑ姆缌Ψ⒌绲缍浣捌阶爸玫缙刂撇僮骷暗缙收稀⒎绲绮⑼刂剖忠张嘌�，也可用于风电磨练工手艺判断培训。

实训平台各部分通过电缆毗连，可组成一套既能演示又能下手设计、装置、调试的风力发电实训系统。

装备组成

TW-SNY28 大型风力发电系统实训平台台主要由模拟光源跟踪装置、模拟风能装置、模拟能源控制系统、能源转换贮存控制系统、并网逆变控制系统和能源监控治理辖档往个部分组成，如图1所示。

TW-SNY28 大型风力发电系统实训平台接纳�
？槭浇峁�，各装置和系统具有自力的功效，可以组合成光伏发电实训平台、风力发电实训平台。

装备尺寸： 模拟光源跟踪装置 2000mm×1500mm×2000mm

模拟风能装置 1300mm×1100mm×2600mm

实训柜（4个）  3200mm×650mm×2000mm

园地面积：25平方米

图1 TW-SNY28 大型风力发电系统实训平台（图片仅供参考）

各单位先容

模拟风能装置

模拟风能装置的组成

模拟风能装置主要由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航控制机构、直流电念头、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电念头、电容器、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和靠近开关等装备与器件组成。

叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵和侧风偏航控制机构组装成水平轴永磁同步风力发电机，装置在塔架上。轴流风机支架、轴流风机框罩、测速仪、测速仪支架、传动齿轮链机构、单相交流电念头、滚轮和万向轮等组成。轴流风机和轴流风机框罩装置在风场运念头构箱体上部，传动齿轮链机构、单相交流电念头、滚轮和万向轮组成风场运念头构。

风力发电机使用尾舵实现被动偏航迎风，使风力发电机输出最大电能。测速仪检测风场的风量，当风场的风量凌驾清静值时，侧风偏航控制机构行动，使尾舵侧风45?，风力发电机叶片转速变慢。当风场的风量过大时，尾舵侧风90?，风力发电机处于制动状态。

模拟能源控制系统

2.1 光伏供电单位

系统的组成

模拟能源控制系统主要由光伏电源控制单位、光伏输出显示单位、触摸屏、光伏供电控制单位、ARM控制单位、接口单位、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。如图3所示。

控制方法

光伏供电控制单位的追日功效有手动控制盒自动控制两个状态，可以举行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。

ARM控制单位和接口单位

蓄电池的充电历程及充电�
；び葾RM控制单位、接口单位及程序完成，蓄电池的放电�
；び葾RM控制单位、接口单位及继电器完成，当蓄电池放电电压低于划定值，ARM控制单位输出信号驱动继电器事情，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。

2.2 风力供电单位

风力供电单位的组成

风力供电单位主要由风电电源控制单位、风电输出显示单位、触摸屏、风力供电控制单位、ARM控制单位、接口单位、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、可调电阻、断路器、网孔架等组成。

控制方法

风力供电控制单位的偏航功效有手动和自动两个状态，可以举行手动或自动可变风向操作。

可变风量是由变频器控制轴流风机实现。手动操作变频器操作面板上的有关按键，使变频器的输出频率在0-50Hz之间转变，轴流风机转速在0至额定转速规模内转变，实现可变风量输出。

ARM控制单位和侧风偏航

风力发电机风轮叶片在气流作用下爆发力矩驱动风轮转动，通过轮毂将扭矩输入到传动系统。当风速增添凌驾额定风速时，风力发电机风轮转速过快，发电机可能因超负荷而销毁。

关于定桨距风轮，当风速增添凌驾额定风速时，若是气流与叶片疏散，风轮叶片将处于“失速”状态，风力发电机不会因超负荷而销毁。

关于变桨距风轮，当风速增添时，可凭证风速的转变调解气流对叶片的攻角。当风速凌驾额定风速时，输出功率可稳固地坚持在额定功率上。特殊是在大风的情形下，风力机处于顺桨状态，使桨叶和整机的受力状态大为改善。

小型风力发电机大都是定桨距风轮，在大风的情形下，接纳侧风偏航控制使气流与叶片疏散，使风轮叶片处于“失速”状态，清静地�
；し缌Ψ⒌缁�。另外，还可以通过侧风偏航控制风力发电机坚持恒定功率输出。

2.3 风力供电单位

（1） 风力供电单位的组成

风力供电单位主要由风电电源控制单位、风电输出显示单位、触摸屏、风力供电控制单位、ARM控制单位、接口单位、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、可调电阻、断路器、网孔架等组成。

（2） 控制方法

风力供电控制单位的偏航功效有手动和自动两个状态，可以举行手动或自动可变风向操作。

可变风量是由变频器控制轴流风机实现。手动操作变频器操作面板上的有关按键，使变频器的输出频率在0-50Hz之间转变，轴流风机转速在0至额定转速规模内转变，实现可变风量输出。

（3） ARM控制单位和侧风偏航

风力发电机风轮叶片在气流作用下爆发力矩驱动风轮转动，通过轮毂将扭矩输入到传动系统。当风速增添凌驾额定风速时，风力发电机风轮转速过快，发电机可能因超负荷而销毁。

关于定桨距风轮，当风速增添凌驾额定风速时，若是气流与叶片疏散，风轮叶片将处于“失速”状态，风力发电机不会因超负荷而销毁。

关于变桨距风轮，当风速增添时，可凭证风速的转变调解气流对叶片的攻角。当风速凌驾额定风速时，输出功率可稳固地坚持在额定功率上。特殊是在大风的情形下，风力机处于顺桨状态，使桨叶和整机的受力状态大为改善。

小型风力发电机大都是定桨距风轮，在大风的情形下，接纳侧风偏航控制使气流与叶片疏散，使风轮叶片处于“失速”状态，清静地�
；し缌Ψ⒌缁�。另外，还可以通过侧风偏航控制风力发电机坚持恒定功率输出。

2.4 蓄电池组

蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数：

容量 12V 24Ah

重量 1.9kg

尺寸 345mm×195mm×20mm

并网逆变、负载控制系统

系统的组成

逆变与负载系统主要由逆变电源控制单位、逆变输出显示单位、逆变器、逆变器参数检测�
？椤⒈淦灯鳌⑷嘟涣鞯缁⒎⒐夤芪杼ǖ乒饽
？椤⒕镜啤⒔酉吲拧⒍下菲鳌⑼准艿茸槌�。

逆变电源控制单位

逆变电源控制单位主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子等组成。

逆变输出显示单位

逆变输出显示单位主要由交流电流表、交流电压表、接线端等组成。

逆变与负载系统主电路

逆变与负载系统主要由逆变器、交流调速系统、逆变器测试�
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？楹途镜谱槌�。

逆变器的输入由光伏发电系统、风力发电系统或蓄电池提供，逆变器输出单相220V、50Hz的交流电源。交流调速系统由变频器和三相交流电念头组成，逆变器的输出AC220V电源是变频器的输入电源，变频器将单相AC220V变换为三相AC220V供三相交流电念头使用。逆变电源控制单位的AC220V电源由逆变器提供，逆变电源控制单位输出的DC24V供发光管舞台灯光�
？槭褂�。逆变器测试�
？橛糜诩觳饽姹淦鞯乃狼⒒āPWM波形。

逆变器

逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置，逆变器的种类许多, 各自的详细事情原理、事情历程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单位、驱动+升压功率MOS管单位、升压变压器、SPWM芯片单位、高压驱动芯片单位、全桥逆变功率MOS管单位、LC滤波器组成。

能源监控治理系统

能源监控治理系统

能源监控与治理系统主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通讯线、微软操作系统软件、力控组态软件组成。

监控系统功效

通讯

监控系统与控制器、PLC、仪表举行通讯。

界面

监控系统具有主界面，模拟能源控制系统界面，风力供电单位界面，逆变与负载系统界面，景物互补能量转换界面，划分显示各自的运行状态参数。

模拟能源控制系统界面设置响应的按钮，实现光伏电池方阵自动跟踪。

风力供电单位界面设置响应的按钮，实现风力发电机侧风偏航控制。

具有光伏发电收罗报表和风力发电集报表，纪录光伏输出电压、电流，风力发电机的输出电压、电流
；逆变与负载系统的逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。

主要实验实训内容

4.1风力发电机特征仿真

4.2 变桨原理及实训

4.3 偏航原理及实训

4.4 解缆系统原理实训

4.5 并网逆变器事情原理实训

4.6并网逆变器参数设置与电能质量剖析

4.7风力发电系统运行与调试

4.8能源监控治理系统组态设计

光伏工程实训系统

1.1光伏模拟装置的组成

光伏模拟与跟踪装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平偏向和俯仰偏向运念头构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电念头、电容器、直流电念头、靠近开关、微动开关、底座支架等装备与器件组成，如图1-1所示

1.2光伏供电系统

光伏供电系统主要由辅助电源控制单位、光伏输出显示单位、光伏跟踪控制单位、光伏汇流单位、控制器�
？椤⒔涌诘ノ弧⑽髅抛覲LC、继电器组、接线端子、蓄电池组、功率可调电阻、断路器、5V辅助开关电源、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-2所示。

2.5逆变与负载系统

逆变与负载系统主要由控制器输出单位、逆变输出显示单位、逆变器、变频器、三相交流电机、12V直流电扇、12V LED灯、警示灯、接线排、三孔插座、断路器、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-5所示。

三、主要实验实训内容

（1）光伏模拟装置实训

1）光电池方阵的装置

2）光伏供电装置组装

（2）光伏供电系统实训

1）光伏供电系统接线

2）光线传感器原量

3）光伏电池组件光源跟踪控制程序设计

4）光伏电池的输出特征

5）蓄电池的充电特征和放电�
；�

6）光伏供电系统的操作和使用注重事项

四、手艺参数

1)太阳能电池组件：单晶组件，最大输出功率20W，数目4块
；

2)模拟光源：2盏300W卤钨灯，由蜗杆减速机摆动，模拟太阳升起至日落运动
；

3)模拟光源拖动电机：交流电机
；模拟光源拖动减速机：减速机，减速比3000:1
；

4)光伏跟踪传感器：接纳四象限高精度光敏传感器结构，6路模拟量信号输出,跟踪探头接纳无色透明外壳，利便学生视察
；

5)太阳能跟踪系统：接纳双轴二维跟踪方法，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°
；

6)跟踪控制单位：手动/自动模拟光源运动与光伏跟踪控制接纳PLC主控�
？�
；

7)光照及温湿度传感器�
？椋汗庹斩�0-20K(LUX)，温度-40-80℃，湿度0-99.9%RH
；

8)蓄电池：铅酸电池12V/12AH*2
；

9)太阳能控制器：DC12V、DC5A、PWM方法充电
；电路�
？榛派杓�，利便充电波形与电路测试
；有充放电、电池状态指示、温度赔偿
；蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、限流、过充、过放、负载过载、短路等�
；�
；

10)风机控制器：电压DC12V(整流)、额定电流5A、PWM(脉冲宽度调制)方法充电
；电路�
？榛派杓�，利便充电波形与相关电路电气测试
；具有风速检测、偏航控制信号或刹车信号输出功效
；有充放电指示等功效
；具有蓄电池反接、防雷、风机限流、过充、过放、负载过载、短路等�
；すπ�
；

11)离网逆变器：输入DC12V
；输出AC220V±10%、50HZ、50VA、纯粹弦波
；工频变压器隔离
；电路�
？榛派杓�，可举行SPWM逆变驱动波形、逆变输出电压波形与电路电气测试
；可时行死区按键设置
；具有软启动、过欠压关断、短路、过载等�
；すπ�
；

12)工控机：接纳触摸屏工控一体机
；

13)监控软件：实时监测并存储系统发电、用电与情形参数等信息，实时对模拟光源、光伏跟踪等举行控制
；具有曲线显示等功效
；

五、设置清单

序号	名称	手艺参数	数目
1	光伏供电装置台架	长×宽×高:1800mm×1700mm×1600mm（运行清静占地尺寸）	1台
2	电池组件	额定功率：20W 误差：±5% 额定电压：17.6V 额定电流：1.14A 开路电压：21.7V 短路电流：1.26A 事情情形温度：45℃±2℃ 尺寸：450*430*25mm	4个
3	追日传感器	接纳四象限高精度光敏传感器结构， 6路模拟量信号输出, 跟踪探头接纳无色透明外壳，	1套
4	光照度传感器	事情电源：DC 3.3V-5V ； 事情电流：＜5ma ； 光照度规模：0-200000Lux ； 区分率：0.01 Lux ； 精度：±5% ； 事情情形：温度-40°c-60°c 支持Modbus-RTU协议	1套
5	投射灯	电压：220V 频率：50Hz 电流：1.36A 最大功率：300W	2个
6	追日机构	结构：涡轮蜗杆结构（减速箱） 驱动：直流电机 轴数：双轴二维 减速电机：DC24V rpm:10 减速比：80:1	1套
7	单相交流键槽感应电念头	输入电压：AC220V 输出功率：90W 额定转速：1350r/min	1个
8	汇流箱	参考尺寸：205*170*90mm ； 输入电池组数：2路 ； 输出组数：1路 ；	1套
9	靠近开关	介质耐压：1000VAC 振动：10-55Hz 防护品级：IP40 使用温度、湿度：-25℃- +80℃ ；＜80%	2个
二、光伏供电系统
序号	名称	手艺参数	数目
1	光伏供电系统台架	长×宽×高:945mm×610mm×1900mm	1台
2	光伏电源控制单位	含泄电� ；ざ下菲�，AC220V和DC24V状态指示灯、AC220V电源插座，接线端子排	1套
3	光伏输出显示单位	含显示单位面板、显示单位盒体、控制盒侧边型材、直流电流表、直流电压表、接线端子排等 1)精度品级：0.5级 2)显示方法：LED 3)相数：单相 4)输入方法：直流信号输入 5)通讯接口：RS485（Modbus RTU协议） 6）准确度：电压电流0.5% ； 7）接线方法：单相 8）电压：DC 0~30V ； 9) 电流：DC 0~5A ； 10）电源事情规模：AC、DC 80-270V ；频率50/60Hz ；功率≤5VA	1套
4	光伏供电控制单位	电池板跟踪偏向：东、南、西、北 投光灯控制：灯1、灯2 投光灯运动偏向：工具、西东、阻止 自动控制：启动、急停	1套
5	充、放电控制器	含焦点板，接口底板，充电板 额定电压DC12V、额定电流DC5A、PWM脉冲宽度调制）方法充电 ；微控制器接纳ARM内核32位高性能大容量芯片 ；软件基于C语言嵌入式实时操作系统RTOS开发，电路� ？榛派杓�，利便举行充电波形与电路电气测试 ；具有充放电指示、电池状态指示、温度赔偿等功效 ；具有蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、光伏限流、过充、过放、负载过载、短路等� ；すπ�。	1套
6	可调电阻	可调规模：0~2000欧姆，一连可调 额定功率：100W 允许误差：±5% 外型：圆盘	1个
7	继电器组	线圈额定电压：DC24V ； � ？サ悖�2路 ； 常闭触点：2路 ； 带有继电器底座 ；	11个
8	铅酸蓄电池	容量：12V/12Ah 单个重量：4kg 尺寸：150mm*100mm*100mm	2节
五、逆变与负载系统
序号	名称	手艺参数	数目
1	逆变与负载系统台架	长×宽×高:945mm×610mm×1900mm	1台
2	逆变输出显示单位	含显示单位面板、显示单位盒体、控制盒侧边型材、交流电流表、交流电压表、接线端子排等 精度品级：0.5级 显示方法：LED 相数：单相 输入方法：交流信号输入 通讯接口：RS485（Modbus RTU协议） 1)精度品级：0.5级 2)显示方法：LED 3)相数：单相 4)输入方法：交流信号输入 5)通讯接口：RS485（Modbus RTU协议） 6）准确度：电压电流0.5% ； 7）电压： AC0-300V ； 9) 电流：AC0-3A ； 10）电源事情规模：AC、DC 80-270V ；频率50/60Hz ；功率≤5VA	1套
3	报警灯	事情电压：AC220V 功率：15W 颜色：红色 事情方法：闪亮 装置方法：螺杆装置 防护品级：IP55防尘、防水	1个
4	逆变控制器	包括接口底板、焦点板、升压板、逆变板 输入电压DC12V ；输出AC220V±10%、50HZ、50VA、输出纯粹弦波 ；输出接纳工频隔离 ；微控制器接纳ARM内核32位高性能大容量芯片 ；软件基于C语言嵌入式实时操作系统RTOS开发，电路� ？榛派杓�，利便举行SPWM逆变驱动波形、逆变输出电压波形与相关电路电气测试 ；可时行死区按键设置 ；具有软启动、过欠压关断、短路、过载等� ；すπ�。	1套
六、监控系统
序号	名称	手艺参数	数目
1	组态软件	MCGS昆仑组态	1个