风力发电系统教学实验平台

风力发电系统教学实验平台

一、系统概述

风力发电教学实验系统由七大核心单元组成：发电单元、充电单元、电力蓄能单元、逆变模块、控制单元、负载单元和显示单元。这一系统专为职高、大学及研究生设计，为他们提供了一个全面而深入的风力发电研究与教学平台。

该系统的教学特点突出，主要体现在以下几个方面：

1. 系统实验平台集成了室内温/湿度仪和风速测量系统，使实验操作更加直观便捷。

2. 采用先进的数字化DSP技术，对蓄电池的充放电过程进行智能化管理，确保高效稳定。

3. 系统面板配备直观的数字仪表和液晶显示屏，便于用户实时了解系统的工作状态。

4. 系统内置的离网电源能够输出交流110V/220V纯正弦波交流电能，满足各种教学需求。

5. 系统结构紧凑，便于学生拆装移动，不仅使用简便，而且节能环保、无污染。

此外，系统还新增了分布式发电原理与实验模块，有助于学生更深入地理解新知识，拓宽他们的知识视野。

二、系统运行技术条件

1. 风力系统

• 风轮直径：1.65米，确保大风能捕获面积，提高发电效率。

• 启动风速：1.5米/秒，低风速启动，适应多种教学场景。

• 额定风速：12米/秒，在标准风速下实现最佳发电效果。

• 安全风速：35米/秒，确保系统在高风速下的安全稳定运行。

2. 模拟风洞

• 风量：34073立方米/小时，提供充足的模拟风源。

• 电压：三相四线380VAC，满足大功率模拟需求。

• 功率：2.2kW，确保模拟风洞的稳定运行。

• 调速单元：3KW矢量变频器，输出频率范围0-100Hz，实现精确的风速调节。

3. 充电系统

• 额定功率：400W，确保高效充电。

• 额定电压：支持12V和24V两种电压，适应不同蓄电池类型。

4. 电力蓄能系统

• 储能形式：采用阀控式密封铅酸蓄电池，确保电能的有效储存。

• 额定电压与容量：12V额定电压，55Ah额定容量，满足长时间的教学需求。

5. 逆变模块系统

• 直流输入电压范围：10.5～16.8VDC，适应不同蓄电池状态。

• 额定输出功率：300W，确保稳定的电力输出。

• 输出电压与波形：110/220VAC输出电压，纯正弦波输出，保证电力质量。

6. 控制模块系统

• 工作电压：12VDC，确保稳定的工作状态。

• 充电功率：500W，实现高效充电。

• 充电方式：采用PWM脉宽调制技术，实现精确充电控制。

• 工作电压：稳定的12VDC，确保系统稳定运行。

• 充电功率：高达500W，满足快速充电需求。

• 光伏功率：100W，提供稳定的太阳能电源。

• 风机功率：400W，有效利用风能进行发电。

• 充电方式：采用先进的PWM脉宽调制技术，实现高效充电。

• 充电最大电流：达到16.5A，满足大容量电池快速充电要求。

• 过放保护电压：设定为10.5V，保护蓄电池免受过放损害。

• 过放恢复电压：设定为12.6V，确保蓄电池安全恢复工作。

此外，控制器还具备蓄电池过充、开路保护、负载过电压保护、输出短路保护、电池接反保护、欠压和过压防震荡保护等功能，以及均衡充电、温度补偿等智能控制策略。

2. 负载模块装置系统

系统包含风扇、交通灯、马达、交流LED灯、直流模拟负载等多种负载设备，每种设备均有明确的额定电压、工作电流和功率参数，满足不同的实验需求。

3. 显示装置系统

系统配备了多种电流表、电压表、时间、温/湿度表、风机转速表以及风速风向仪等显示设备，实时显示系统的各种参数状态，便于监控和调试。

4. 电气开关操作柜

柜内集成了交流漏电开关、紧急停止开关、仪表开关、风机输入开关、直流输入开关等电气开关，以及仪表显示、控制按钮、智能型风光互补控制器、风速仪、鼓风机调速等设备，方便进行电气操作和控制。

5. 监控软件

监控软件能够实时显示蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率等关键参数，以及当前风速、风向和风力资源评估等信息，为实验提供全面的数据支持。

三、教学项目及实验内容

本系统提供了一系列教学项目和实验内容，涵盖了风力发电的基础理论、系统设计、测量技术、控制技术、电力电子技术以及实际应用等多个方面。通过实验，学生可以深入了解风力发电的原理和技术，掌握相关的实验方法和技能，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

实验内容包括但不限于风力发电基础理论原理性实验、风力发电系统设计实验、风力发电基础理论与应用技术仿真实验、风力发电相关测量技术实验、风力发电控制技术实验、风力发电电力电子实验等。此外，还有针对系统保护、风速检测、风机性能以及综合应用等方面的实验，全面覆盖风力发电领域的各个方面。

三、教学项目及实验内容

实验1.风力发电基础理论原理性实验

实验2.风力发电系统设计实验

实验3.风力发电基础理论与应用技术仿真实验

实验4.风力发电相关测量技术实验

实验5.风力发电控制技术实验

实验6.风力发电电力电子实验

实验7.过放保护、过放恢复、过充保护、过充恢复均充保护、均充恢复、浮充保护、浮充恢复

实验8.过风速报警、欠风速报警、液晶显示风速

实验9.风力发电系统的直接负载实验

实验10.风力发电系统的风速变化影响实验

实验11.限速机械保护系统原理实验

实验12.限速电控保护系统原理实验

实验13.风机过功率保护实验

实验14.风机超速保护实验

实验15.不同转速下风力发电曲线实验

实验16.风况检测实验

实验17.独立风机系统实验

实验18. 综合实验。

四、主要设备清单