SBXNY-09新能源风电运维实训装置
新能源风电运维实训装置由光伏供电装置、光伏供电单元、风力供电装置、风力供电单元、逆变与负载单元、监控单元组成。
新能源风电运维实训装置示意图(仅供参考)
详见技术要求。
1、新能源风电运维实训设备清单
新能源风电运维实训装置主要由光伏供电装置、光伏供电单元、风力供电装置、风力供电单元、逆变与负载单元、监控单元组成。装置采用模块式结构,各装置和单元具有独立的功能,可以组合成光伏发电实训单元、风力发电实训单元。
设备采用铝合金型材作为主体框架,安装面采用网孔板为安装操作面,网孔板表面喷塑,保证网孔板整体强度,材质为整块不锈钢折边式且不存在焊接点,底部装有带脚垫万向轮,万向轮移动时用,可调脚固定时用。
2、新能源风电运维实训设备清单每套设备包含)
序号 |
名称 |
尺寸(mm) |
数量 |
备注 |
1 |
风力供电装置 |
1578×1950×1540(±偏离值≤50) |
1台 |
|
2 |
光伏供电装置 |
1610×1010×1550(±偏离值≤50) |
1台 |
|
3 |
风力供电单元 |
3200×650×2000(±偏离值≤50) |
1台 |
|
4 |
光伏供电单元 |
3200×650×2000(±偏离值≤50) |
1台 |
|
5 |
逆变与负载单元 |
3200×650×2000(±偏离值≤50) |
1台 |
|
6 |
监控单元 |
3200×650×2000m(±偏离值≤50) |
1台 |
|
3、技术参数,每套设备包含
一、风力供电装置 |
|||
序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
1 |
水平轴永磁同步风力发电机 |
输出功率:300W 输出(整流)电压:> +12V
叶片旋转直径:1.2m |
1台 |
2 |
风速仪 |
输出电压:0-5V |
1个 |
3 |
轴流通风机 |
流量:2100m3/h 轴流风机支架 轴流风机框罩 |
1台 |
4 |
风向控制电机 |
减速比:1:40 |
1台 |
二、光伏供电装置 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
1 |
电池组件 |
功率:20W |
4套 |
2 |
追日传感器 |
输出电压:0-5V |
1个 |
3 |
投射灯 |
摆臂机构:涡轮蜗杆结构(2个减速箱)
电压:220V |
2台 |
4 |
追日机构 |
结构:涡轮蜗杆结构(减速箱) |
1套 |
三、风力供电单元 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
1 |
电源控制单元 |
含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯、电源插座 |
1套 |
2 |
风电控制电源单元 |
含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯 |
1套 |
3 |
触摸屏 |
7",彩色 |
1个 |
4 |
功能模块 |
DSP核心板2812,通信控制板,风力发电主电路板 |
1套 |
5 |
直流输入单元 |
电流表:
DC 0-5A |
1套 |
6 |
风力供电控制单元 |
风场运动方向:顺时、逆时 |
1套 |
7 |
PLC |
PLC200 CPU224 |
1套 |
8 |
变频器 |
一体式,防护等级IP20,功率0.37Kw,功能:逻辑控制,信号采集,输出控制 |
1台 |
9 |
可调电阻 |
范围:0-1000Ω,无级可调(有刻度) |
1套 |
10 |
实训台 |
竖式网孔板基本结构:下方为工具箱+4个轮子,上方为竖式网孔板
外框架构成:铝合金型材; 附带配套通讯电缆. |
1套 |
四、光伏供电单元 |
|||
序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
1 |
电源控制单元 |
含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯、电源插座 |
1套 |
2 |
光伏控制电源单元 |
含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯 |
1套 |
3 |
触摸屏 |
7",彩色 |
1个 |
4 |
功能模块 |
DSP核心板2812,通信控制板,光伏发电主电路板 |
1套 |
5 |
直流输入单元 |
电流表:PA1951-AK1G,DC
0-5A |
1套 |
6 |
光伏供电控制单元 |
电池板跟踪方向:东、南、西、北 |
1套 |
7 |
PLC |
PLC200 CPU226 |
1台 |
8 |
可调电阻 |
范围:0-1000Ω,无级可调(有刻度) |
1套 |
9 |
实训台 |
竖式网孔板基本结构:下方为工具箱+4个轮子,上方为竖式网孔板
外框架构成:铝合金型材; 附带配套通讯电缆. |
1套 |
五、逆变与负载单元 |
|||
序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
1 |
逆变输出显示单元 |
电流表:AC
0-5A |
1套 |
2 |
逆变控制电源单元 |
含漏电保护断路器,AC220V和DC24V状态指示灯 |
1套 |
3 |
逆变器 |
输入电压:DC12V 输入电压范围:DC9.5V-15.5V 输出电压:AC220V±5% 额定输出电流:1.4A 输出频率:50Hz±0.5Hz 额定功率:300VA 输出波形:正弦波 波形失真:<5% 转换效率:>85% 实验模块:正弦波逆变器原理模块 |
1套 |
4 |
开关电源 |
输入电压:AC
220V |
1套 |
5 |
变频器 |
一体式,防护等级IP20,功率0.37Kw,功能:逻辑控制,信号采集,输出控制 |
1套 |
6 |
电机负载 |
功率:40W |
1套 |
7 |
模拟舞台灯光负载 |
二极管字样为“KNT”的发光模块 |
1套 |
8 |
阀控密封式铅酸蓄电池 |
容量 12V 18Ah/20HR 重量 约 1.9kg 尺寸≥345mm×195mm×20mm |
4套 |
9 |
实训台 |
竖式网孔板基本结构:下方为工具箱+4个轮子,上方为竖式网孔板
外框架构成:铝合金型材; 附带配套通讯电缆. |
1套 |
六、监控单元 |
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序号 |
名称 |
技术参数 |
数量 |
1 |
直流电机负载 |
直流单片机负载 |
1套 |
2 |
工控机 |
6个串口,含键盘鼠标,具备实时监控和控制设备、提供人机图形界面、支持实时和历史数据的存储功能。 |
1套 |
3 |
监控数据输出装置 |
监控数据输出速度≥12(ppm) 监控数据输出分辨率:≥4800(dpi)dpi 接口:USB接口 |
1套 |
4 |
实训台 |
竖式网孔板基本结构:下方为工具箱+4个轮子,上方为竖式网孔板
外框架构成:铝合金型材; 附带配套通讯电缆. |
1套 |
(1)风力供电装置:风力供电装置主要由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航控制机构、直流电动机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关设备与器件组成。
叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵和侧风偏航控制机构组装成水平轴永磁同步风力发电机,安装在塔架上。风场由轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、测速仪、测速仪支架、风场运动机构箱体、传动齿轮链机构、单相交流电动机、滚轮和万向轮组成。轴流风机和轴流风机框罩安装在风场运动机构箱体上部,传动齿轮链机构、单相交流电动机、滚轮和万向轮组成风场运动机构。当风场运动机构中的单相交流电动机旋转时,传动齿轮链机构带动滚轮转动,风场运动机构箱体围绕风力发电机的塔架作圆周旋转运动,当轴流风机输送可变风量风时,在风力发电机周围形成风向和风速可变的风场。
在可变风场中,风力发电机利用尾舵实现被动偏航迎风,使风力发电机输出最大电能。测速仪检测风场的风量,当风场的风量超过安全值时,侧风偏航控制机构动作,使尾舵侧风45?,风力发电机叶片转速变慢。当风场的风量过大时,尾舵侧风90?,风力发电机处于制动状态。
(2)光伏供电装置:光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成,4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵,光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上,摆杆底端与减速箱输出端连接,减速箱输入端连接单相交流电动机。
(如下图所示,仅供参考)
(3)风力供电单元:风力供电单元主要由风电电源控制单元、风电输出显示单元、触摸屏、风力供电控制单元、DSP控制单元、接口单元、PLC、继电器组、接线排、可调电阻、断路器、网孔架组成。
风力供电控制单元的偏航功能有手动和自动两个状态,可以进行手动或自动可变风向操作。
可变风量是由变频器控制轴流风机实现。手动操作变频器操作面板上的有关按键,使变频器的输出频率在0-50Hz之间变化,轴流风机转速在0至额定转速范围内变化,实现可变风量输出。
DSP控制单元和侧风偏航,风力发电机风轮叶片在气流作用下产生力矩驱动风轮转动,通过轮毂将扭矩输入到传动单元。当风速增加超过额定风速时,风力发电机风轮转速过快,发电机可能因超负荷而烧毁。
(4)光伏供电单元:光伏供电单元主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP控制单元、接口单元、PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。
光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态,可以进行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。
蓄电池的充电过程及充电保护由DSP控制单元、接口单元及程序完成,蓄电池的放电保护由DSP控制单元、接口单元及继电器完成,当蓄电池放电电压低于规定值,DSP控制单元输出信号驱动继电器工作,继电器常闭触点断开,切断蓄电池的放电回路。
(5)逆变与负载单元:逆变与负载单元主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变器、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架组成。
逆变电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子DT14和DT15组成。
逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表、接线端子DT16和DT17组成。
逆变与负载单元主要由逆变器、交流调速单元、逆变器测试模块、发光管舞台灯光模块和警示灯组成。
逆变器的输入由光伏发电单元、风力发电单元或蓄电池提供,逆变器输出单相220V、50Hz的交流电源。交流调速单元由变频器和三相交流电动机组成,逆变器的输出AC220V电源是变频器的输入电源,变频器将单相AC220V变换为三相AC220V供三相交流电动机使用。逆变电源控制单元的AC220V电源由逆变器提供,逆变电源控制单元输出的DC24V供发光管舞台灯光模块使用。逆变器测试模块用于检测逆变器的死区、基波、SPWM波形。
逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置,逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率MOS管单元、LC滤波器组成。
(6)监控单元:监控单元主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、操作控制单元组成。主要功能:与控制器、PLC、仪表进行通信。
监控单元具有主界面,光伏供电单元界面,风力供电单元界面,逆变与负载单元界面,风光互补能量转换界面,分别显示各自的运行状态参数。
光伏供电单元界面设置相应的按钮,实现光伏电池方阵自动跟踪。风力供电单元界面设置相应的按钮,实现风力发电机侧风偏航控制。
具有光伏发电采集报表和风力发电集报表,记录光伏输出电压、电流,风力发电机的输出电压、电流;逆变与负载单元的逆变输出电压、电流、功率等数据并输出数据报表。
(7)可实现的实训内容
Ø离网型风光互补发电单元规划;
Ø根据功率要求,光伏电池组件的选择、安装和连接;
Ø根据功率要求,风力发电机的选择、安装和连接;
Ø基于MCU的光伏电池组件最大功率跟踪程序设计;
Ø基于MCU的风力发电机最大功率跟踪的程序设计;
Ø蓄电池容量匹配计算与选型;
Ø蓄电池充放电参数设置、保护参数设置;
Ø逆变器参数设置;
Ø监控单元组态及操作;
Ø光伏供电单元的调试;
Ø风力供电单元的调试;
Ø风光互补发电单元的调试;
Ø电能质量的监测、调试和分析。