風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺

一、系統(tǒng)概述

風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗系統(tǒng)由七大核心單元組成：發(fā)電單元、充電單元、電力蓄能單元、逆變模塊、控制單元、負(fù)載單元和顯示單元。這一系統(tǒng)專為職高、大學(xué)及研究生設(shè)計，為他們提供了一個全面而深入的風(fēng)力發(fā)電研究與教學(xué)平臺。

該系統(tǒng)的教學(xué)特點突出，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 系統(tǒng)實驗平臺集成了室內(nèi)溫/濕度儀和風(fēng)速測量系統(tǒng)，使實驗操作更加直觀便捷。

2. 采用先進(jìn)的數(shù)字化DSP技術(shù)，對蓄電池的充放電過程進(jìn)行智能化管理，確保高效穩(wěn)定。

3. 系統(tǒng)面板配備直觀的數(shù)字儀表和液晶顯示屏，便于用戶實時了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

4. 系統(tǒng)內(nèi)置的離網(wǎng)電源能夠輸出交流110V/220V純正弦波交流電能，滿足各種教學(xué)需求。

5. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，便于學(xué)生拆裝移動，不僅使用簡便，而且節(jié)能環(huán)保、無污染。

此外，系統(tǒng)還新增了分布式發(fā)電原理與實驗?zāi)K，有助于學(xué)生更深入地理解新知識，拓寬他們的知識視野。

二、系統(tǒng)運行技術(shù)條件

1. 風(fēng)力系統(tǒng)

• 風(fēng)輪直徑：1.65米，確保大風(fēng)能捕獲面積，提高發(fā)電效率。

• 啟動風(fēng)速：1.5米/秒，低風(fēng)速啟動，適應(yīng)多種教學(xué)場景。

• 額定風(fēng)速：12米/秒，在標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速下實現(xiàn)最佳發(fā)電效果。

• 安全風(fēng)速：35米/秒，確保系統(tǒng)在高風(fēng)速下的安全穩(wěn)定運行。

2. 模擬風(fēng)洞

• 風(fēng)量：34073立方米/小時，提供充足的模擬風(fēng)源。

• 電壓：三相四線380VAC，滿足大功率模擬需求。

• 功率：2.2kW，確保模擬風(fēng)洞的穩(wěn)定運行。

• 調(diào)速單元：3KW矢量變頻器，輸出頻率范圍0-100Hz，實現(xiàn)精確的風(fēng)速調(diào)節(jié)。

3. 充電系統(tǒng)

• 額定功率：400W，確保高效充電。

• 額定電壓：支持12V和24V兩種電壓，適應(yīng)不同蓄電池類型。

4. 電力蓄能系統(tǒng)

• 儲能形式：采用閥控式密封鉛酸蓄電池，確保電能的有效儲存。

• 額定電壓與容量：12V額定電壓，55Ah額定容量，滿足長時間的教學(xué)需求。

5. 逆變模塊系統(tǒng)

• 直流輸入電壓范圍：10.5～16.8VDC，適應(yīng)不同蓄電池狀態(tài)。

• 額定輸出功率：300W，確保穩(wěn)定的電力輸出。

• 輸出電壓與波形：110/220VAC輸出電壓，純正弦波輸出，保證電力質(zhì)量。

6. 控制模塊系統(tǒng)

• 工作電壓：12VDC，確保穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

• 充電功率：500W，實現(xiàn)高效充電。

• 充電方式：采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)精確充電控制。

• 工作電壓：穩(wěn)定的12VDC，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

• 充電功率：高達(dá)500W，滿足快速充電需求。

• 光伏功率：100W，提供穩(wěn)定的太陽能電源。

• 風(fēng)機功率：400W，有效利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。

• 充電方式：采用先進(jìn)的PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)高效充電。

• 充電最大電流：達(dá)到16.5A，滿足大容量電池快速充電要求。

• 過放保護(hù)電壓：設(shè)定為10.5V，保護(hù)蓄電池免受過放損害。

• 過放恢復(fù)電壓：設(shè)定為12.6V，確保蓄電池安全恢復(fù)工作。

此外，控制器還具備蓄電池過充、開路保護(hù)、負(fù)載過電壓保護(hù)、輸出短路保護(hù)、電池接反保護(hù)、欠壓和過壓防震蕩保護(hù)等功能，以及均衡充電、溫度補償?shù)戎悄芸刂撇呗浴?/p>

2. 負(fù)載模塊裝置系統(tǒng)

系統(tǒng)包含風(fēng)扇、交通燈、馬達(dá)、交流LED燈、直流模擬負(fù)載等多種負(fù)載設(shè)備，每種設(shè)備均有明確的額定電壓、工作電流和功率參數(shù)，滿足不同的實驗需求。

3. 顯示裝置系統(tǒng)

系統(tǒng)配備了多種電流表、電壓表、時間、溫/濕度表、風(fēng)機轉(zhuǎn)速表以及風(fēng)速風(fēng)向儀等顯示設(shè)備，實時顯示系統(tǒng)的各種參數(shù)狀態(tài)，便于監(jiān)控和調(diào)試。

4. 電氣開關(guān)操作柜

柜內(nèi)集成了交流漏電開關(guān)、緊急停止開關(guān)、儀表開關(guān)、風(fēng)機輸入開關(guān)、直流輸入開關(guān)等電氣開關(guān)，以及儀表顯示、控制按鈕、智能型風(fēng)光互補控制器、風(fēng)速儀、鼓風(fēng)機調(diào)速等設(shè)備，方便進(jìn)行電氣操作和控制。

5. 監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件能夠?qū)崟r顯示蓄電池電壓、風(fēng)機電壓、光伏電壓、風(fēng)機電流、光伏電流、風(fēng)機功率、光伏功率等關(guān)鍵參數(shù)，以及當(dāng)前風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)力資源評估等信息，為實驗提供全面的數(shù)據(jù)支持。

三、教學(xué)項目及實驗內(nèi)容

本系統(tǒng)提供了一系列教學(xué)項目和實驗內(nèi)容，涵蓋了風(fēng)力發(fā)電的基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)設(shè)計、測量技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子技術(shù)以及實際應(yīng)用等多個方面。通過實驗，學(xué)生可以深入了解風(fēng)力發(fā)電的原理和技術(shù)，掌握相關(guān)的實驗方法和技能，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。

實驗內(nèi)容包括但不限于風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實驗、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實驗、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實驗、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實驗、風(fēng)力發(fā)電電力電子實驗等。此外，還有針對系統(tǒng)保護(hù)、風(fēng)速檢測、風(fēng)機性能以及綜合應(yīng)用等方面的實驗，全面覆蓋風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的各個方面。

三、教學(xué)項目及實驗內(nèi)容

實驗1.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實驗

實驗2.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗

實驗3.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實驗

實驗4.風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實驗

實驗5.風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實驗

實驗6.風(fēng)力發(fā)電電力電子實驗

實驗7.過放保護(hù)、過放恢復(fù)、過充保護(hù)、過充恢復(fù)均充保護(hù)、均充恢復(fù)、浮充保護(hù)、浮充恢復(fù)

實驗8.過風(fēng)速報警、欠風(fēng)速報警、液晶顯示風(fēng)速

實驗9.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直接負(fù)載實驗

實驗10.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)速變化影響實驗

實驗11.限速機械保護(hù)系統(tǒng)原理實驗

實驗12.限速電控保護(hù)系統(tǒng)原理實驗

實驗13.風(fēng)機過功率保護(hù)實驗

實驗14.風(fēng)機超速保護(hù)實驗

實驗15.不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電曲線實驗

實驗16.風(fēng)況檢測實驗

實驗17.獨立風(fēng)機系統(tǒng)實驗

實驗18. 綜合實驗。

四、主要設(shè)備清單