風機微型縮比控制系統教學實驗裝置

針對人群

專業課剛開始—本?？?/span>

完成能力

• 了解風力發電系統組裝方法

• 了解風力發電系統配置情況

配合課程

• 電工基礎

• 風力逆變技術及應用

• 新能源發電技術

• 風力發電系統集成與設計

• 風力電站維護與檢修

• 變頻技術與PLC

• CAD

• 電路設計與制版

• PLC編程

每臺適用學生數量

4人

1

縮比模型

• 發電機形式：水平軸，上風式

• 風輪旋轉方向：順時針

• 額定功率：0.3kW

• 輪轂中心大高度：1m；

• 風輪轉速：0～15rpm；

• 葉片模擬：平板有機玻璃；

• 葉片數量：3片；

• 輪轂形式：焊接結構

• 偏航機構：伺服電機和減速機1個；

• 控制系統：可編程控制器；

• 拖動系統：異步變頻電機YC80-0.25kW1500rpm。

• 機組運行溫度范圍：-100C—300C，相對濕度：≤95%

• 其它裝置：減速機構、主軸、聯軸器、輪轂、導流罩、機艙、模擬葉根。

2

主動偏航系統

1. 采用主動式電機驅動的可控對風方式,其主要功能是在2米/秒的風速以上時，偏航控制器通過采集超聲波風向儀信息經計算后做出偏航決策，使電機對準風向實現風能大值

2. 具有高度的靈活性和可控性,對風準確穩定。

3

機艙縮比系統

1. 模擬機艙上安裝發電機、齒輪箱以及相對應的電氣驅動裝置，同時還在模擬機艙上方安裝可調整風速和風向的機械和電氣裝置。

2. 供電電源：3相4線，AC380V/50Hz；

3. 輔助電源：AC220V/50Hz

4. 控制電壓：220V/50Hz；

5. PLC控制電壓（主控制器IPC）：24V DC；

6. 通訊系統：24V DC / 20mA / RS485。

7. 模擬測風系統：12V DC   0-36m/s

8. 偏航系統電源：AC220V/90W  單相電機

4

柜塔筒底盤

采用國標鋼管根據設計要求進行切割并于底盤焊接在一起，底盤低部安裝4個萬向滾輪，方便設備移動。

5

變頻器

1. 型號：西門子MM420

2. 調節具有恒風速設定、恒速時間

3. 電壓電壓：200-240V AC  ±10%

4. 額定功率：0.37KW

5. 電源頻率：47-63Hz

6. 輸出頻率：0-650Hz

7. 功率因數：≥0.95

8. 變頻效率：97%

9. 過載能力：對于周期時間為60s，300s而言，過載電流1.5×額定輸出電流（即150%的過載能力）

10. 沖擊電流：小于額定輸入電流

11. 控制方法：線性V/f特性曲線；平方I/f特性曲線；多點特性曲線（可編程）I/f；磁通電流控制（FCC）

12. 脈沖頻率：16KHz，標準：230V1/3AC；

4KHz，(標準：400V 3AC；

2KHz至16KHz(2KHz為一檔)

1. 固定頻率：7，可編程

2. 跳躍頻率：4，可編程

3. 設定值分辨率：0.01Hz數字；0.01Hz連續；10bit模擬

4. 數字量輸入：3個*編程隔離的數字量輸入模塊；

5. 可切換PNP/NPN

6

拖動變頻器

1. 電壓電壓：330-450V AC  ±10%

2. 額定功率：1KW

3. 電源頻率：47-63Hz

4. 輸出頻率：0-650Hz

5. 功率因數：≥0.95

6. 變頻效率：97%

7. 過載能力：對于周期時間為60s，300s而言，過載電流1.5×額定輸出電流（即150%的過載能力）

8. 沖擊電流：小于額定輸入電流

9. 控制方法：線性V/f特性曲線；平方I/f特性曲線；多點特性曲線（可編程）I/f；磁通電流控制（FCC）

10. 脈沖頻率：16KHz(標準型號為230V1/3AC)；4KHz(標準型號為400V 3AC)；2KHz至16KHz(2KHz為一檔)

11. 固定頻率：7，可編程

12. 跳躍頻率：4，可編程

13. 設定值分辨率：0.01Hz數字；0.01Hz連續；10bit模擬

14. 數字量輸入：3個*編程隔離的數字量輸入模塊；可切換PNP/NPN

7

顯示及傳感器系統

接近/限位開關

保證偏航控制器，在剛上電時候復位風機組位置，使風機組旋轉到初始位置

位移傳感器

額定工作距離 Sn 8mm

保證感應距離 ≤（0，81×Sn）mm

校正因子 St37=1，V2A~0.7，Ms~0.4，Al~0.3

可重復性 ≤2%

溫度漂移 ≤±10%

遲滯 3~15%

環境溫度 -25~+70℃

工作電壓 10~30VDC

殘余紋波 ≤10%USS

直流額定工作電流 ≤200mA

空載電流 I0 ≤15mA

剩余電流 ≤0.1mA

額定絕緣電壓 ≤0.5kV

*超聲波風速風向傳感器

1.風速：原理 超聲波

測量范圍：風速0~75m/s

耐受風速：80m/s（30分鐘）

分辨率：風速0. 1m/s

精度：風速：±0.2m/s (0-10m/s)、±2% (>10m/s)

2.風向：原理：超聲波

測量范圍：風向0~360°

分辨率：風向1°

精度：風向：±1°

3.具有第三方檢測有效報告

直流電壓表

1. 精度：0.5級

2. 范圍：0-1000V檔位，顯示格式：999.99

3. 高精度自動量程顯示，正反駁接不大于5個字

直流電流表

1. 精度：0.5級

2. 范圍：5A檔位：4999.9

3. 高精度自動量程顯示，采用透明面板設計

4. 內阻：0.1毫歐（全量程）

交流功率及功率因數表

• A/D：16bit

• 功率測量精度:1.0級

• 功率因數測量范圍:0.3-1.0

• 電壓電流量程：450V和5A

• 高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，配有PC監控軟件來加強分析能力。

• 能自動判別感性，容性，純電阻負載性質

光輻射傳感器

*A.FSP10總輻射傳感器：具有與ISO 9060 次基準級（Secondary Standard）Kipp&Zonen CMP21 二等標準總輻射表的精度和穩定性，通過實際在室外挑選的晴天、多云天以及陰天短期和長期測得的數據與CMP21的數據非常接近，二者性能相差非常小。須提供長期比對測試原始數據。

B.光譜范圍:305-2800 nm

C.響應時間:7s

D.零點偏移:<10W/㎡

E.方位: <20W/㎡（1000W/㎡到80°）

F.工作溫度: -40℃~+80℃

G.大輻照度:0~2000W/㎡

H.靈敏度:7 - 14μV/W/m2

I.靈敏度溫度:<0.1%/℃

J.非穩定度:± 0.5 %

K.日曝輻量預期精度:± 2%

8

控制及監控系統

自動控制儀

1. 西門子S7-1200系列PLC系統，帶PROFIBUS, 以太網，串口。

2. 實驗臺提供一套組態軟件，提供標準的編程接口?？梢圆捎脴藴实腛PC接口，設定IP地址，通過組態軟件與網絡控制器聯網通訊。

3.控制柜內部面板設置有測量儀表，儲運、運行開關/按鈕，指示燈，急停按鈕等，面板儀表除組態監控軟件外可顯示各項常規數據，方便讀取。

觸摸屏

1.TPC7062TX

2.*實時監測風力發電的風速、風向、風力發電機的轉速，并以數值和動態圖形方式顯示。

自動操作實驗臺

1.豎式網孔板基本結構：

上方為整體模塊不銹鋼實驗面板，美觀直接便利；

下方為豎式網孔板，工具箱+4個滾輪

2.尺寸：800(長)×600（寬×2000(高)

3.外框架構成：

鋁合金型材和不銹鋼材料，內嵌噴塑不銹鋼板，

鋼板尺寸：1000mm×720mm

鋼板厚度：3mm

鋼板孔規格：

下方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm，

上下間距為6mm且錯位8mm；

4.網孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部；

5.整個網孔架底部裝有4個萬能滑輪。

9

系統供電

1. 電源供電：3相四線，AC380V/50Hz；

2. 照明系統：AC220V/50Hz（二相三線）

3. 控制電壓：220V/50Hz；

4. PLC控制電壓（主控制器IPC）：24V DC；

5. PLC控制電壓 (遠程IO ET200)：24V DC；

6. 通訊系統：24V DC / 20mA / RS485