風(fēng)機(jī)微型縮比控制系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置

主要目的

風(fēng)力發(fā)電基本原理實(shí)習(xí)

針對(duì)人群

專(zhuān)業(yè)課剛開(kāi)始—本專(zhuān)科

完成能力

• 了解風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)組裝方法
• 了解風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)配置情況

配合課程

• 電工基礎(chǔ)
• 風(fēng)力逆變技術(shù)及應(yīng)用
• 新能源發(fā)電技術(shù)
• 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)集成與設(shè)計(jì)
• 風(fēng)力電站維護(hù)與檢修
• 變頻技術(shù)與PLC
• CAD
• 電路設(shè)計(jì)與制版
• PLC編程

每臺(tái)適用學(xué)生數(shù)量

4人

序號(hào)

項(xiàng)   次

主要參數(shù)

1

縮比模型 

• 發(fā)電機(jī)形式：水平軸，上風(fēng)式
• 風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針
• 額定功率：0.3kW
• 輪轂中心大高度：1m；
• 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速：0～15rpm；
• 葉片模擬：平板有機(jī)玻璃；
• 葉片數(shù)量：3片；
• 輪轂形式：焊接結(jié)構(gòu)
• 偏航機(jī)構(gòu)：伺服電機(jī)和減速機(jī)1個(gè)；
• 控制系統(tǒng)：可編程控制器；
• 拖動(dòng)系統(tǒng)：異步變頻電機(jī)YC80-0.25kW1500rpm。
• 機(jī)組運(yùn)行溫度范圍：-100C—300C，相對(duì)濕度：≤95%
• 其它裝置：減速機(jī)構(gòu)、主軸、聯(lián)軸器、輪轂、導(dǎo)流罩、機(jī)艙、模擬葉根。

2

主動(dòng)偏航系統(tǒng)

1. 采用主動(dòng)式電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可控對(duì)風(fēng)方式,其主要功能是在2米/秒的風(fēng)速以上時(shí)，偏航控制器通過(guò)采集超聲波風(fēng)向儀信息經(jīng)計(jì)算后做出偏航?jīng)Q策，使電機(jī)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能大值

2. 具有高度的靈活性和可控性,對(duì)風(fēng)準(zhǔn)確穩(wěn)定。

3

機(jī)艙縮比系統(tǒng)

1. 模擬機(jī)艙上安裝發(fā)電機(jī)、齒輪箱以及相對(duì)應(yīng)的電氣驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)還在模擬機(jī)艙上方安裝可調(diào)整風(fēng)速和風(fēng)向的機(jī)械和電氣裝置。
2. 供電電源：3相4線，AC380V/50Hz；
3. 輔助電源：AC220V/50Hz
4. 控制電壓：220V/50Hz；
5. PLC控制電壓（主控制器IPC）：24V DC；
6. 通訊系統(tǒng)：24V DC / 20mA / RS485。
7. 模擬測(cè)風(fēng)系統(tǒng)：12V DC   0-36m/s
8. 偏航系統(tǒng)電源：AC220V/90W  單相電機(jī)

4

柜塔筒底盤(pán)

采用國(guó)標(biāo)鋼管根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行切割并于底盤(pán)焊接在一起，底盤(pán)低部安裝4個(gè)萬(wàn)向滾輪，方便設(shè)備移動(dòng)。

5

變頻器

1. 型號(hào)：西門(mén)子MM420
2. 調(diào)節(jié)具有恒風(fēng)速設(shè)定、恒速時(shí)間
3. 電壓電壓：200-240V AC  ±10%
4. 額定功率：0.37KW
5. 電源頻率：47-63Hz
6. 輸出頻率：0-650Hz
7. 功率因數(shù)：≥0.95
8. 變頻效率：97%
9. 過(guò)載能力：對(duì)于周期時(shí)間為60s，300s而言，過(guò)載電流1.5×額定輸出電流（即150%的過(guò)載能力）
10. 沖擊電流：小于額定輸入電流
11. 控制方法：線性V/f特性曲線；平方I/f特性曲線；多點(diǎn)特性曲線（可編程）I/f；磁通電流控制（FCC）
12. 脈沖頻率：16KHz，標(biāo)準(zhǔn)：230V1/3AC；

4KHz，(標(biāo)準(zhǔn)：400V 3AC；

2KHz至16KHz(2KHz為一檔)

1. 固定頻率：7，可編程
2. 跳躍頻率：4，可編程
3. 設(shè)定值分辨率：0.01Hz數(shù)字；0.01Hz連續(xù)；10bit模擬
4. 數(shù)字量輸入：3個(gè)*編程隔離的數(shù)字量輸入模塊；
5. 可切換PNP/NPN

6

拖動(dòng)變頻器

1. 電壓電壓：330-450V AC  ±10%
2. 額定功率：1KW
3. 電源頻率：47-63Hz
4. 輸出頻率：0-650Hz
5. 功率因數(shù)：≥0.95
6. 變頻效率：97%
7. 過(guò)載能力：對(duì)于周期時(shí)間為60s，300s而言，過(guò)載電流1.5×額定輸出電流（即150%的過(guò)載能力）
8. 沖擊電流：小于額定輸入電流
9. 控制方法：線性V/f特性曲線；平方I/f特性曲線；多點(diǎn)特性曲線（可編程）I/f；磁通電流控制（FCC）
10. 脈沖頻率：16KHz(標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為230V1/3AC)；4KHz(標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為400V 3AC)；2KHz至16KHz(2KHz為一檔)
11. 固定頻率：7，可編程
12. 跳躍頻率：4，可編程
13. 設(shè)定值分辨率：0.01Hz數(shù)字；0.01Hz連續(xù)；10bit模擬
14. 數(shù)字量輸入：3個(gè)*編程隔離的數(shù)字量輸入模塊；可切換PNP/NPN

7

顯示及傳感器系統(tǒng)

接近/限位開(kāi)關(guān)

保證偏航控制器，在剛上電時(shí)候復(fù)位風(fēng)機(jī)組位置，使風(fēng)機(jī)組旋轉(zhuǎn)到初始位置

位移傳感器

額定工作距離 Sn 8mm

保證感應(yīng)距離 ≤（0，81×Sn）mm

校正因子 St37=1，V2A~0.7，Ms~0.4，Al~0.3

可重復(fù)性 ≤2%

溫度漂移 ≤±10%

遲滯 3~15%

環(huán)境溫度 -25~+70℃

工作電壓 10~30VDC

殘余紋波 ≤10%USS

直流額定工作電流 ≤200mA

空載電流 I0 ≤15mA

剩余電流 ≤0.1mA

額定絕緣電壓 ≤0.5kV

*超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器

1.風(fēng)速：原理 超聲波

測(cè)量范圍：風(fēng)速0~75m/s

耐受風(fēng)速：80m/s（30分鐘）

分辨率：風(fēng)速0. 1m/s

精度：風(fēng)速：±0.2m/s (0-10m/s)、±2% (>10m/s)

2.風(fēng)向：原理：超聲波

測(cè)量范圍：風(fēng)向0~360°

分辨率：風(fēng)向1°

精度：風(fēng)向：±1°

3.具有第三方檢測(cè)有效報(bào)告

直流電壓表

1. 精度：0.5級(jí)

2. 范圍：0-1000V檔位，顯示格式：999.99

3. 高精度自動(dòng)量程顯示，正反駁接誤差不大于5個(gè)字

直流電流表

1. 精度：0.5級(jí)

2. 范圍：5A檔位：4999.9

3. 高精度自動(dòng)量程顯示，采用透明面板設(shè)計(jì)

4. 內(nèi)阻：0.1毫歐（全量程）

交流功率及功率因數(shù)表

• A/D：16bit
• 功率測(cè)量精度:1.0級(jí)
• 功率因數(shù)測(cè)量范圍:0.3-1.0
• 電壓電流量程：450V和5A
• 高速M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)而成，通過(guò)鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計(jì)思路，配有PC監(jiān)控軟件來(lái)加強(qiáng)分析能力。
• 能自動(dòng)判別感性，容性，純電阻負(fù)載性質(zhì)

光輻射傳感器

*A.FSP10總輻射傳感器：具有與ISO 9060 次基準(zhǔn)級(jí)（Secondary Standard）Kipp&Zonen CMP21 二等標(biāo)準(zhǔn)總輻射表的精度和穩(wěn)定性，通過(guò)實(shí)際在室外挑選的晴天、多云天以及陰天短期和長(zhǎng)期測(cè)得的數(shù)據(jù)與CMP21的數(shù)據(jù)非常接近，二者性能相差非常小。須提供長(zhǎng)期比對(duì)測(cè)試原始數(shù)據(jù)。

B.光譜范圍:305-2800 nm

C.響應(yīng)時(shí)間:7s

D.零點(diǎn)偏移:<10W/㎡

E.方位誤差: <20W/㎡（1000W/㎡到80°）

F.工作溫度: -40℃~+80℃

G.大輻照度:0~2000W/㎡

H.靈敏度:7 - 14μV/W/m²

I.靈敏度溫度誤差:<0.1%/℃

J.非穩(wěn)定度:± 0.5 %

K.日曝輻量預(yù)期精度:± 2%

8

控制及監(jiān)控系統(tǒng)

自動(dòng)控制儀

1. 西門(mén)子S7-1200系列PLC系統(tǒng)，帶PROFIBUS, 以太網(wǎng)，串口。

2. 實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供一套組態(tài)軟件，提供標(biāo)準(zhǔn)的編程接口?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的OPC接口，設(shè)定IP地址，通過(guò)組態(tài)軟件與網(wǎng)絡(luò)控制器聯(lián)網(wǎng)通訊。

3.控制柜內(nèi)部面板設(shè)置有測(cè)量?jī)x表，儲(chǔ)運(yùn)、運(yùn)行開(kāi)關(guān)/按鈕，指示燈，急停按鈕等，面板儀表除組態(tài)監(jiān)控軟件外可顯示各項(xiàng)常規(guī)數(shù)據(jù)，方便讀取。

觸摸屏

1.TPC7062TX

2.*實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并以數(shù)值和動(dòng)態(tài)圖形方式顯示。

自動(dòng)操作實(shí)驗(yàn)臺(tái)

1.豎式網(wǎng)孔板基本結(jié)構(gòu)：

  上方為整體模塊不銹鋼實(shí)驗(yàn)面板，美觀直接便利；

  下方為豎式網(wǎng)孔板，工具箱+4個(gè)滾輪

2.尺寸：800(長(zhǎng))×600（寬×2000(高)

3.外框架構(gòu)成：

鋁合金型材和不銹鋼材料，內(nèi)嵌噴塑不銹鋼板，

鋼板尺寸：1000mm×720mm

鋼板厚度：3mm

鋼板孔規(guī)格：

下方孔尺寸6×10mm，孔左右間距為6mm，

上下間距為6mm且錯(cuò)位8mm；

4.網(wǎng)孔板配有推拉式抽屜，抽屜采用型材外框、2mm鋼板底部；

5.整個(gè)網(wǎng)孔架底部裝有4個(gè)滑輪。

9

系統(tǒng)供電

1. 電源供電：3相四線，AC380V/50Hz；
2. 照明系統(tǒng)：AC220V/50Hz（二相三線）
3. 控制電壓：220V/50Hz；
4. PLC控制電壓（主控制器IPC）：24V DC；
5. PLC控制電壓 (遠(yuǎn)程IO ET200)：24V DC；
6. 通訊系統(tǒng)：24V DC / 20mA / RS485