雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng)
瀏覽： 發(fā)布日期：2021-09-04
BC-SK03T 雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng)
本實驗系統(tǒng)采用變速恒頻控制的雙饋異步發(fā)電機(jī)組，可以完成大功率雙饋風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)力機(jī)模擬和運行操作訓(xùn)練。
1)模擬真實風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動、并網(wǎng)、正常運行和停機(jī)過程，具備模擬機(jī)組變速調(diào)節(jié)能力，有功、無功的調(diào)節(jié)能力；
2)風(fēng)速模型不僅可設(shè)定典型幾種風(fēng)速曲線，支持導(dǎo)入實際測量得到的風(fēng)速―時間數(shù)據(jù)；
3)FaceView實驗主控軟件執(zhí)行機(jī)組運行狀態(tài)流程控制和數(shù)據(jù)記錄、顯示、系統(tǒng)監(jiān)控等功能；
4)實現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)模擬，機(jī)組并網(wǎng)控制，機(jī)組最大功率運行控制，機(jī)組恒速運行，機(jī)組限功率運行，機(jī)組低電壓穿越，機(jī)組脫網(wǎng)控制等控制功能；
5)背靠背變流器可實現(xiàn)直流側(cè)電壓的初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，實現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在故障條件下不脫網(wǎng)運行，低電壓穿越的功能，支持風(fēng)機(jī)的低電壓穿越實驗;
6)軟件分析風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù)與運行特性，能夠顯示異常時的故障原因；
7)RS485接口，提供開放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統(tǒng)；
8)完善的保護(hù)功能，包括過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、過溫保護(hù)、超速保護(hù)、短路保護(hù)，可以實現(xiàn)低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時保護(hù)實驗；
注：帶醒目的危險標(biāo)識，如：有電危險、運行時請勿打開、嚴(yán)謹(jǐn)帶電操作等。
雙饋實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
三、系統(tǒng)運行技術(shù)參數(shù)
3.1 工作條件
?輸入電壓：三相四線～380V±10% 50Hz
?裝置容量：≤3.0kW
?海拔：0～2000m；
?環(huán)境溫度：-10℃～＋50℃；
?環(huán)境相對濕度: 10～90%(25℃)；
?大氣壓力范圍：1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓范圍；
?室內(nèi)安裝；
?平臺必須水平安裝；
?設(shè)備正常使用年限：≥20年；
?環(huán)境要求：環(huán)境通風(fēng)良好，不含易燃、腐蝕性氣體；
3.2 實驗平臺的基本尺寸：
?實驗臺：2000×400×600；（長×深×高，mm）
?變流器：1000×600×1500；
?主控柜：800×600×1820；
注：實驗平臺分兩排布置，預(yù)計占地面積 3m×3m
3.3 定制雙饋變流器系統(tǒng)
風(fēng)電變流器包括雙饋風(fēng)機(jī)變流器、全功率變流器和PWM整流器，均為我司自主研發(fā)，根據(jù)高校和研究所客戶要求定制開發(fā)，具有功能完善、產(chǎn)品可靠、開放性強(qiáng)、保護(hù)嚴(yán)格等特點。
雙饋風(fēng)電機(jī)組圖及變流器內(nèi)部圖
模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器由AC-DC-AC PWM變換器來實現(xiàn)，前級交流輸入可選接入交流/直流電網(wǎng)，根據(jù)設(shè)定的風(fēng)速，將相應(yīng)能量注入到直流母線上，后級交流輸出接交流母線，將輸入的能量注入到配電/微電網(wǎng)。該變流器為定制產(chǎn)品，根據(jù)用戶的要求設(shè)計，功能特點如下：
?機(jī)側(cè)矢量控制，網(wǎng)側(cè)矢量解耦P/Q控制；
?電網(wǎng)電壓在-3%～+7%范圍內(nèi)波動時能正常運行；
?并網(wǎng)滿載電流總諧波畸變率5%以下；
?過流/過壓/過溫保護(hù)，分硬件保護(hù)和軟件保護(hù)；
?具備低電壓穿越功能；
?提供直流側(cè)外接其他電氣設(shè)備的接口；
?支持電網(wǎng)不平衡度小于 10%時正常發(fā)電運行；
?支持較寬的運行速度范圍：700-2000RPM；
3.0 kW背靠背變流器主要指標(biāo)
3.4 設(shè)備主要配置參數(shù)
3.0 kW背靠背變流器主要指標(biāo)
| 項目指標(biāo) | 參數(shù)特性 | 項目指標(biāo) | 參數(shù)特性 |
| 變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) | 雙級背靠背 | 后級控制方式 | 穩(wěn)定直流電壓 |
| 額定流功率 | 3.0kW | 后級功率因數(shù) | >0.99 |
| 額定交流電流 | 9.0A | 直流母線電壓 | 600V |
| 額定交流電壓 | 380V | 最大直流電流 | 11A |
| 額定電網(wǎng)頻率 | 50Hz | 電流總諧波畸變率（THD） | <3%（額定功率） |
| 允許電網(wǎng)頻率 | 48～50.5Hz | 最大效率 | 95% |
| 前級控制方式 | 功率控制 | 待機(jī)狀態(tài)功耗 | <40W |
| 前級功率因數(shù) | >0.99 | 冷卻方式 | 強(qiáng)迫風(fēng)冷 |
| 防護(hù)等級 | IP21 | 標(biāo)準(zhǔn)通訊方式 | RS485 |
| 驅(qū)動變頻器 | 容量等級 | 3.0KW |
| 電壓等級 | 380V | |
| 電機(jī)類型 | 異步/永磁同步電動機(jī) | |
| 調(diào)速范圍 | 0-2000RPM | |
| 控制方式 | 有PG矢量控制，弱磁控制 | |
| 接口類型 | RS485 | |
| 控制環(huán)路 | 速度閉環(huán)，力矩閉環(huán) | |
| 精度 | 電壓、電流、轉(zhuǎn)速、位置、轉(zhuǎn)矩的信號測量 | |
| 定制變流器 | 功率等級 | 3.0kW |
| 電壓等級 | 380V | |
| 功率拓?fù)?/td> | 二電平背靠背 | |
| 外形尺寸 | （寬×深×高，mm）800×600×1600 | |
| 電動機(jī) | 額定功率 | 3.0kW |
| 額定轉(zhuǎn)速 | 1500RPM | |
| 同步轉(zhuǎn)速 | 1800RPM | |
| 額定電壓 | 380V | |
| 功率因數(shù) | 0.9 | |
| 發(fā)電機(jī) | 類 型 | 雙饋發(fā)電機(jī) |
| 額定功率 | 3.0kW | |
| 額定電壓 | 380V | |
| 額定頻率 | 50Hz | |
| 額定轉(zhuǎn)速 | 1500rpm | |
| 轉(zhuǎn)速范圍 | 0-2000rpm | |
| 絕緣等級 | F級 |
四、雙饋系統(tǒng)低電壓穿越與實驗
4.1 電網(wǎng)電壓跌落的危害
對雙饋風(fēng)電機(jī)組來說：
?出現(xiàn)的過電流會損壞電力電子器件；
?DC端過電壓，將威脅直流側(cè)元器件；
?附加的轉(zhuǎn)矩、應(yīng)力過大則會損壞風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械部件；
對電網(wǎng)來說：
?引起電網(wǎng)頻率降低；
?引起電網(wǎng)線壓降低；
?引發(fā)聯(lián)鎖效應(yīng)，導(dǎo)致大面積電網(wǎng)癱瘓。
4.2 低電壓穿越LVRT定義及意義
當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓跌落時，在電壓跌落的范圍內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組能夠不間斷并網(wǎng)運行。
它對系統(tǒng)由較為重要的意義：
?風(fēng)機(jī)能夠不脫網(wǎng)持續(xù)運行；
?能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行動態(tài)無功功率Q支撐；
?有助于有功功率P恢復(fù)；
4.3 國內(nèi)低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)
對于低電壓穿越，要求如下圖所示，方案完全遵循此標(biāo)準(zhǔn)：
?并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時，保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms ；
?跌落后2s 內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90%時，不脫網(wǎng)連續(xù)運行。
?無功支撐：響應(yīng)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(fù)：故障切除后以至少10%額定功率/秒的功率恢復(fù)到故障跌落前的功率；
4.4 低電壓穿越LVRT實驗方案介紹
主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路，并在變流器中進(jìn)行相應(yīng)控制：
?Crowbar：其響應(yīng)時間短，能夠保護(hù)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(shè)計，不同于Crowbar的投切工作方式，Chopper裝置在運行過程中會進(jìn)行100Hz左右的斬波動作，大電流關(guān)斷時的尖峰很容易導(dǎo)致IGBT過壓實效。因此設(shè)計了RCD吸收回路和低感功率回路。
五、雙饋系統(tǒng)實驗主控軟件
FaceView實驗主控軟件具有風(fēng)速特性模擬和風(fēng)機(jī)主控功能，能模擬幾種典型風(fēng)速如：微風(fēng)、陣風(fēng)、持續(xù)大風(fēng)、持續(xù)中速風(fēng)、或四種風(fēng)速合成特性。主控和風(fēng)機(jī)模擬的參數(shù)修改權(quán)限向用戶開放，用戶可以自由定制風(fēng)力機(jī)特性，選配接收實際的測風(fēng)儀數(shù)據(jù)。主控功能實現(xiàn)機(jī)組并網(wǎng)控制，恒速運行，限功率運行，降功率運行，低電壓穿越，機(jī)組脫網(wǎng)控制。
FaceView監(jiān)測以下參量：
?風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；
?驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；
?發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；
?變流器直流電壓；
?網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓、電流、功率；
?電網(wǎng)電壓、電流、功率。
基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)
1、特點
當(dāng)智能控制系統(tǒng)檢測到有漏電或觸電情景出現(xiàn)時，智能控制系統(tǒng)在0.1秒斷開連接，保證人身和財產(chǎn)安全；智能控制系統(tǒng)本身有故障指示燈，用戶可根據(jù)智能控制系統(tǒng)故障指示燈顯示判斷出當(dāng)前故障狀態(tài)，便于處理；智能控制系統(tǒng)有掛鎖功能，需要檢修時，在掛鎖位置上鎖，★防止他人上電，檢修更安全。可以采集現(xiàn)場輸出型裝置數(shù)據(jù)，通過多種物聯(lián)網(wǎng)通信方式上傳至云端，實現(xiàn)本地設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2、功能
基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)，可進(jìn)行用電數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計、存儲、分析、查詢等。運用前端數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將實時的用電數(shù)據(jù)展示在平臺上，并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢功能；運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時監(jiān)測用電設(shè)備和線路運行狀況，對異常狀況及時告警，從而預(yù)防電氣火災(zāi)；運用用電系統(tǒng)故障定位技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)并精準(zhǔn)定位用電故障點，自動生成故障報告，協(xié)助用戶第一時間修復(fù)用電系統(tǒng)故障；運用電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)實時分析和評估電能質(zhì)量問題，并提供定制化的治理方案，協(xié)助用戶獲得優(yōu)質(zhì)電能；運用大數(shù)據(jù)技術(shù)和行業(yè)數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計、分析并挖掘基礎(chǔ)的用電數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)發(fā)掘節(jié)能潛力，從而提供能效優(yōu)化方案。滿足用電管理系統(tǒng)可視、安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的智慧用電模塊需求。
3、基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)由執(zhí)行裝置與網(wǎng)機(jī)組成，技術(shù)參數(shù)分別為：
（一）執(zhí)行裝置技術(shù)參數(shù)
（1）極數(shù)：3P+N
（2）脫扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）額定電流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）額定電壓：Ue AC 230V/400V
（5）額定頻率f：50Hz
（6）額定短路分?jǐn)嗄芰Γ篒cu10kA
（7）殼架等級額定電流：Inm63A
（8）缺相保護(hù)：設(shè)備防燒毀保護(hù)模式
（9）漏電保護(hù)：元器件損壞保護(hù)模式
（10）過載保護(hù)：電流過大防燒毀模式
（11）短路保護(hù)：碰線防燒毀模式
（12）掛鎖保護(hù)：便于維修安全
（13）過溫保護(hù)：可監(jiān)測線路溫度
（14）過欠壓保護(hù)：防止造成人身事故和機(jī)械設(shè)備損壞
（15）漏電或觸電時0.1秒斷開
（16）故障指示燈，便于查看工作狀態(tài)
★（17）掛鎖功能，檢修更方便
（二）網(wǎng)機(jī)技術(shù)參數(shù)
（1）內(nèi)置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M無源晶振
（3）采用SP3485作為485通信芯片
（4）485防浪涌保護(hù)
（5）標(biāo)準(zhǔn)RS485接口，可直接串口設(shè)備
（6）智能型數(shù)據(jù)終端，便捷實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能
★（7）提供強(qiáng)大的中心管理軟件，方便設(shè)備管理
★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務(wù)
★（9）提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份，方便查看歷史數(shù)據(jù)
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）電源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作溫度：-25℃ - +70℃
（15）工作濕度：95%
（16）WiFi版最大下行傳輸速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行傳輸速率：32kbps
六、開放雙饋風(fēng)電變流器系統(tǒng)（說明）
算法類的函數(shù)開放，用戶可以按照自己的算法修改、調(diào)用，如整流、逆變、電機(jī)控制的SVPWM和低電壓穿越算法。
開放內(nèi)容如下：
1)雙饋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)雙饋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)雙饋變流器通訊協(xié)議(RS485)（免費）；
5)雙饋變流器使用手冊(免費)；
6)雙饋變流器編程手冊pdf版；
雙饋變流器軟件低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機(jī)控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驅(qū)動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護(hù)功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環(huán)功能、濾波函數(shù)等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機(jī)控制SVPWM算法用戶可以修改、調(diào)用。
雙饋風(fēng)電實驗系統(tǒng)現(xiàn)場圖如下：
七、可開設(shè)實驗及科研教學(xué)內(nèi)容
1)風(fēng)力機(jī)模擬實驗
2)低電壓穿越實驗
3)低電壓穿越算法研究
4)直流母線電壓控制實驗
5)并網(wǎng)過程及連續(xù)實驗
6)亞同步速、超同步速運行控制實驗
7)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率因素調(diào)節(jié)
實驗項目表
實驗項目表
| 編號 | 名稱 | 學(xué)生人數(shù) | 類型 |
| 1 | 異步電機(jī)空載實驗 | 每套機(jī)組3~5人 | 設(shè)計型 |
| 2 | 異步電機(jī)負(fù)載實驗 | 每套機(jī)組3~5人 | 設(shè)計型 |
| 3 | 雙饋感應(yīng)電機(jī)空載實驗 | 每套機(jī)組3~5人 | 設(shè)計型 |
| 4 | 雙饋感應(yīng)電機(jī)負(fù)載實驗 | 每套機(jī)組3~5人 | 設(shè)計型 |
| 5 | 風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動并網(wǎng)實驗 | 每套機(jī)組5~8人 | 設(shè)計型 |
| 6 | 風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常停機(jī)實驗 | 每套機(jī)組5~8人 | 設(shè)計型 |
| 7 | 風(fēng)力發(fā)電機(jī)異常停機(jī) | 每套機(jī)組5~8人 | 設(shè)計型 |
| 8 | 風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運行實驗 | 每套機(jī)組5~8人 | 設(shè)計型 |
| 9 | 風(fēng)力發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)保護(hù)實驗 | 每套機(jī)組5~8人 | 設(shè)計型 |
訂貨須知：
一、① 雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗臺的產(chǎn)品名稱與型號;② 雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗臺的規(guī)格;③雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗臺是否帶附件以便我們的為您正確選型。
二、若已經(jīng)由設(shè)計單位選定博才公司的雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗臺的型號，請按型號直接向我司銷售部訂購。
三、當(dāng)使用的場合非常重要或環(huán)境比較復(fù)雜時,請您盡量提供設(shè)計圖紙和詳細(xì)參數(shù)，由我們的博才科教專家為您審核把關(guān)。
四、如各采購單位對設(shè)備有任何疑問，請致電：021-56327980,我們將由專業(yè)技術(shù)人員為您提供有關(guān)的技術(shù)咨詢。
五、感謝您訪問我們的網(wǎng)站【http://www.ulsmhfy.cn/】,如有任何疑問.您可以致電給我們,我們一定會盡心盡力為您提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
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