主頁 > 產品介紹 > 新能源實訓設備 > 模擬型直驅風電實驗系統 2025-03-26

MY-PV50模擬型直驅風電實驗系統

模擬型直驅風電系統-原理圖如下圖所示：

一、系統性能：
1）發(fā)電控制系統：一套，非標定制，包含邏輯控制軟件、人機操作軟件、測量系統軟件與電路。380V/5.5kW/0-50Hz四象限運行，可速度控制和轉矩控制兩種模式運行。
2）發(fā)電控制系統主要參數
a)型號規(guī)格：非標定制
b)主要組成：空間矢量邏輯控制系統、人機操作系統、測量系統、輔助電路等
c)控制方式：速度控制和轉矩控制
二、驅動變頻器：
驅動變頻器530VDC/380VAC 5.5kW, 可進行變流技術編程、通訊等功能，驅動變頻器參數如下表所示：
表4-9-1 驅動變頻器參數

序號	參數	參數值
1	輸入電壓	AC 3PH 380V(-15%)～440V(+10%)
2	輸入電流	24A
3	頻率（Hz）	輸入頻率：50Hz 允許范圍47.5~51.5Hz
4	輸出電壓（V）	0~輸入電壓
5	輸出電流（A）	22A
6	輸出功率（kW）	5.0kW
7	輸出頻率	0~150Hz
8	控制方式	PG矢量控制
9	電機類型	永磁同步電機
10	速度控制精度	±0.2%
11	速度波動	± 0.3%
12	轉矩響應	<20ms
13	轉矩控制精度	10%
14	起動轉矩	同步機：2.5 Hz/150%（PG矢量控制）
15	過載能力	150%額定電流1 分鐘，180%額定電流10秒，200%額定電流1秒
16	頻率設定方式	外部通訊設定（可以依照程序修改）
17	自動電壓調整功能	當電網電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒定
18	故障保護功能	過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能
19	轉速追蹤再起動功能	實現對旋轉中的電機的無沖擊平滑起動
20	端子模擬量輸入分辯率	不大于20mV
21	端子開關量輸入分辯率	不大于2ms
22	IO	模擬輸入：2 路（AI1、AI2）0~10V/0~20mA，1路（AI3）-10~10V 模擬輸出：2 路（AO1、AO2）0~10V /0~20mA 數字輸入：8 路普通輸入，最大頻率1kHz，內部阻抗：3.3kΩ；1路高速輸入，最大頻率20kHz 數字輸出：1 路高速脈沖輸出，最大頻率20kHz；1路Y 端子開路集電極輸出繼電器輸出：兩路可編程繼電器輸出，觸點容量：3A/AC250V，1A/DC30V
23	EMC 濾波器	內置C3 濾波器：滿足IEC61800-3 C3 等級要求
24	制動方式	回饋制動
25	運行環(huán)境溫度	-5~40℃，40℃以上降額使用
26	平均無故障時間	2 年（25度環(huán)境溫度）
27	防護等級	IP20
28	冷卻方式	強制風冷

三、驅動電機：
采用國內知名品牌永磁同步電機380V5.5kW一臺。電機參數如下表所示：
表4-9-1 牽引電機參數

序號	參數	參數值
1	額定功率	5.5kW
2	額定電流	14.6A
3	額定電壓	380V
4	極數	4
5	同步轉速	1500rpm
6	調頻范圍	0-50 Hz
7	編碼器	2000 線性驅動輸出
8	參考外形尺寸	515280315mm(長寬高)
9	參考安裝尺寸	216178Φ15mm(長寬孔徑)
10	防護等級	IP44

四、永磁發(fā)電機
采用國內知名品牌永磁風力發(fā)電機380V/5.5kW一臺，參數如下：

序號	參數	參數值
1	額定功率	5.5kW
2	額定電流	13.52A
3	額定電壓	380V
4	調速范圍	0-1500 r/min
5	編碼器	2000 線性驅動輸出
6	參考外形尺寸	515280315mm(長寬高)
7	參考安裝尺寸	216178Φ15mm(長寬孔徑)
8	防護等級	IP44

五、全功率變流器
變流器技術特點
●主電路采用美國TI公司生產的DSP芯片、進口IGBT模塊、驅動保護為進口機芯,控制電路采用隔離變壓器，安全可靠；
●采用SVPWM脈寬調制技術，純凈正弦波輸出，自動與電網同步跟蹤，功率因數接近1，電流諧波含量低，對公共電網無污染，無沖擊；
● 逆變并網電流閉環(huán)控制，可控可調；
● 輸入直流電壓范圍寬，適應不同場合需求；
●頻率擾動檢出技術，實現反孤島控制；
●具有全方位的電源保護方案和完善的自我檢測和保護功能。在出現系統故障時將停止并網逆變；
● 電路結構緊湊、最大效率>94%；
● 室外型不銹鋼外殼，全密封安裝；防護等級可達到IP65；
●RS485通訊，上位機監(jiān)控，實現遠程數據采集和監(jiān)視；
全功率風力發(fā)電機變流器參數表

項目	參數
變流器電壓范圍	3AC 380V±10％
變流器頻率范圍	50Hz +3% -5%
變流器容量	5kW
變流器額定電流	15.8A
諧波畸變率	<=3%
效率	97.2%
噪聲	＜79.4dB
運行溫度	-30 至 +50°C

對于低電壓穿越，方案完全遵循此標準：

低電壓穿越標準
并網點電壓跌至20%額定電壓時，保證不脫網連續(xù)運行625ms ；
跌落后2s 內恢復到額定電壓的90%時，不脫網連續(xù)運行。
無功支撐：響應時間不大于75ms，持續(xù)時間不少于550ms ；無功電流滿足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）
有功恢復：故障切除后以至少10%額定功率/秒的功率恢復到故障跌落前的功率；
A.低電壓穿越LVRT方案方案：
主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路，并在變流器中配合進行相應控制：
Crowbar：其響應時間短，能夠保護變流器IGBT、吸收和衰減畸變電流和諧波電流
Chopper：主要考慮單管吸收回路的設計，不同于Crowbar的投切工作方式，Chopper裝置在運行過程中會進行100Hz左右的斬波動作，大電流關斷時的尖峰很容易導致IGBT過壓實效。因此設計了RCD吸收回路和低感功率回路。

直驅機組 Crowbar

直驅機組Chopper
其軟件部分邏輯如下：

六、機械傳動與測量系統
規(guī)格型號：非標定制
主要部件：可調節(jié)底座、聯軸節(jié)、防護罩、相應的安裝配件
外形尺寸：長*款*高=1500*500*300（根據電機及傳感器配套設計，可進行優(yōu)化）
主要材質：優(yōu)質鋼材
表面處理：鍍鋅

七、風電控制系統
風電控制系統預留各種通訊接口：Modbus/RS485/RS232等。
微型操作臺主要性能指標
1)規(guī)格型號：非標定制
2)結構特點：采用琴式操作臺，在操作臺上布置操作按鈕、智能表和測控計算機，操作臺設計符合人體工程學，操作舒適，各項數據觀察直觀。
3)表面處理：脫脂、酸洗、磷化、烤漆顏色：RAL7035
4)外觀要求：外形美觀，工藝精湛，尺寸精密
5)材質要求：板材厚度為1.2-2.0mm，其中裝飾件1.2mm,連接件1.5mm,承重部件2.0mm。
6)臺面要求：采用優(yōu)質防火板，顏色為深黃。
7)硬件主要性能指標如下：PCE-7B13-07A1E、可以存儲1T數據、PCE-5127QG2、控制機箱以及21英寸工業(yè)顯示器
風力發(fā)電模擬軟件
上位機軟件包含本機數據庫，預留與其他如C#語言、C++、VB、SQL、MATLAB等語言的兼容接口;具備變流器控制技術實驗軟件及有源濾波技術實驗軟件。提供上位機軟件的完整資料包括但不限于：系統邏輯控制動作順序表、測控點表、流程圖；軟件設計說明書；軟件設計編碼規(guī)范說明書；人機接口說明書；軟件流程圖；數據報表及數據庫設計說明書；軟件源代碼等。
上位機軟件如下圖所示：

上位機軟件主要性能指標：
上位機軟件功能需包括邏輯控制和實驗數據檢測分析，上位機軟件要求采用LABVIEW或C#編程。上位機軟件需具有用戶管理、人機操作接口、邏輯控制、運行記錄、報警、數據采集分析、曲線顯示報表打印等功能。
1）風力發(fā)電機組功能模擬
模擬真實風力發(fā)電機的啟動、并網、正常運行和停機過程，具備模擬機組變速調節(jié)能力，有功、無功的調節(jié)能力；
風速模型不僅可設定典型幾種風速曲線，支持導入實際測量得到的風速―時間數據；
FaceView實驗主控軟件執(zhí)行機組運行狀態(tài)流程控制和數據記錄、顯示、系統監(jiān)控等功能；
實現風速和風力機模擬，機組并網控制，機組最大功率運行控制，機組恒速運行，機組限功率運行，機組低電壓穿越，機組脫網控制等控制功能；
背靠背變流器可實現直流側電壓的初始狀態(tài)進行設定，實現單位功率因數并網，實現風力發(fā)電機在故障條件下不脫網運行，低電壓穿越的功能，支持風機的低電壓穿越實驗;
軟件分析風力發(fā)電的數據與運行特性，能夠顯示異常時的故障原因；
RS485接口，提供開放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統；
完善的保護功能，包括過電壓保護、過電流保護、過溫保護、超速保護、短路保護，可以實現低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時保護實驗；
2）用戶管理用戶管理要求采用授權分級操作并對操作進行記錄，以不同的權限登錄，只能執(zhí)行其相應的操作，保證設備的使用安全。用戶管理模塊需具有用戶登錄、編輯和修改功能，可通過對登錄人員信息存儲實現設備的使用記錄的管理。軟件的用戶管理必須設置管理員、工程師和操作員三級用戶權限，且高一級的用戶具有低一級用戶所具有的權限。管理員：具有最高的使用權限，可修改設備所有的內容，主要用于設備調試、校檢，可設置系統硬件配置，以及運行參數的配置。
3）實驗參數管理
實驗參數包括電動機組、變頻器等自身參數、實驗過程工藝參數和實驗結果判定參數，各種參數存儲在數據庫中，根據選擇的實驗項目在實驗的過程中讀取調用相關參數。實現風速、風力機運行特性模擬，并能夠實現風電機組啟動、運行、最大功率跟蹤(MPPT)、并網、低電壓穿越、停機、數據記錄、故障記錄等特性。
4）人機操作接口
人機操作接口實現實驗過程的操作，本設備要求采用圖形化軟件編程，操作界面真實直觀，具有實驗過程的提示信息。根據實驗需求，軟件人機操作接口可將實驗過程數據動態(tài)變化趨勢及其分析并以曲線方式實時顯示。
5）硬件運行管理
系統各硬件設備在實驗時和計算機進行數據交互，各種設備的通訊參數和通訊相關變量定義在數據庫中，實驗過程自動讀取并進行相應的轉換，使硬件及其參數的管理趨于自動化，減少人為設置的工作量，減少人為錯誤，提供工作效率。
6）運行邏輯控制
邏輯控制部分用于實驗過程中運行管理，根據接收到的控制指令，參考不同的工藝設置和參數設定，輸出相應的控制指令，完成實驗過程邏輯控制。邏輯控制參數的設置對過程邏輯控制至關重要，且該參數設置相對復雜，所以預設在數據庫中，實驗時自動讀取，以提高穩(wěn)定性。
7）數據檢測
數據檢測是指對實驗過程中關鍵實驗數據的采集，以作為實驗結果分析實驗。數據檢測功能包括數據采集、計算和分析，同時完成數據存儲與顯示，根據實驗需求部分數據可生成實驗報表。
8）故障報警處理
故障處理部分具有最高的優(yōu)先級，一旦產生故障，設備執(zhí)行相應的保護動作，并限制實驗操作直到故障解除并復位。設備運行前先進行一次自檢，自檢正常后設備允許運行，設備運行過程中產生故障，分故障等級執(zhí)行不同的動作。
9）設備故障診斷
設備故障診斷的目的為檢測設備的狀態(tài)，設備要求具備設備自檢功能；在實驗的過程中，隨著實驗數據及經驗的不斷積累，故障診斷可作為軟件的升級功能。要求軟件設計將所有的實驗數據實時記錄，為故障分析做準備。
10）記錄查詢
實驗過程中設備運行狀態(tài)、操作人員信息及實驗結果信息均記錄在數據庫中，方便設備檢修和實驗數據查詢分析。
八、直驅風電變流器系統開放
算法類的函數開放，用戶可以按照自己的算法修改、調用，如整流、逆變、電機控制的SVPWM和低電壓穿越算法。
開放內容如下：
1)直驅變流器所有電路板硬件原理圖及BOM表(pdf版本)：控制板，電源板，信號板，電容板；
2)直驅變流器柜電氣原理圖及BOM表(pdf版本)；
3)開放控制板的debug接口，客戶可以燒寫自己的程序；
4)直驅變流器通訊協議(RS485)（免費）；
5)直驅變流器使用手冊(免費)；
6)直驅變流器編程手冊pdf版；
直驅變流器軟件低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驅動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環(huán)功能、濾波函數等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法用戶可以修改、調用。
九、主要實驗內容

編號	名稱	學生人數	類型
1	異步電機空載實驗	每套機組3~5人	設計型
2	異步電機負載實驗	每套機組3~5人	設計型
3	永磁同步發(fā)電機空載實驗	每套機組3~5人	設計型
4	永磁同步發(fā)電機負載實驗	每套機組3~5人	設計型
5	電力電子接口啟動并網和運行實驗	每套機組3~5人	設計型
6	電力電子接口正常停機實驗	每套機組3~5人	設計型
7	電力電子接口異常停機實驗	每套機組3~5人	設計型
8	風力發(fā)電機啟動并網實驗	每套機組5~8人	設計型
9	風力發(fā)電機正常停機實驗	每套機組5~8人	設計型
10	風力發(fā)電機異常停機	每套機組5~8人	設計型
11	風力發(fā)電機正常運行實驗	每套機組5~8人	設計型
12	風力發(fā)電機脫網保護實驗	每套機組5~8人	設計型
13	網側動態(tài)無功補償實驗	每套機組5~8人	設計型
14	風電并網算法及永磁發(fā)電機控制算法研究	每套機組5~8人	設計型
15	小功率電機傳動控制SVPWM及DTC算法研究	每套機組5~8人	設計型
16	低電壓穿越實驗	每套機組5~8人	設計型
17	電網不平衡條件下風電并網變流器的控制算法研究	每套機組5~8人	設計型
18	電網強諧波條件下風電并網變流器諧波抑制算法研究	每套機組5~8人	設計型

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2、設備質保：茂育將為各采購單位提供模擬型直驅風電實驗系統說明書內的質保條件和質保期，在質保范圍內提供對模擬型直驅風電實驗系統的免費維修，超出條件承諾時提供對模擬型直驅風電實驗系統的有償維修；

3、設備退換貨：各采購單位單方面原因導致模擬型直驅風電實驗系統的選型錯誤或購模擬型直驅風電實驗系統數量錯誤，造成模擬型直驅風電實驗系統的退換貨要求，將不被接受；

4、設備貨期：對的模擬型直驅風電實驗系統發(fā)貨期為參考值，如您需要了解模擬型直驅風電實驗系統的精確貨期，請與上海茂育的銷售人員聯系；

5、咨詢電話：如各采購單位對模擬型直驅風電實驗系統有任何疑問，請致電：021-56311657 ,我們將由專業(yè)技術人員為您提供有關模擬型直驅風電實驗系統的技術咨詢。

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