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雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)|教學(xué)設(shè)備

簡(jiǎn)要描述:雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)|教學(xué)設(shè)備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(yùn)行操作訓(xùn)練。

  • 更新時(shí)間:2024-05-09
  • 產(chǎn)品型號(hào):YUYXNY-SK03T
  • 廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
  • 訪(fǎng)  問(wèn)  量:1436

詳細(xì)介紹

品牌育仰科教應(yīng)用領(lǐng)域文體,能源,電子,電氣,綜合

YUYXNY-SK03T雙饋風(fēng)力發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、產(chǎn)品概述

本實(shí)驗(yàn)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(yùn)行操作訓(xùn)練。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

模擬真實(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、并網(wǎng)、正常運(yùn)行和停機(jī)過(guò)程,具備模擬機(jī)組變速調(diào)節(jié)能力,有功、無(wú)功的調(diào)節(jié)能力;

風(fēng)速模型不僅可設(shè)定典型幾種風(fēng)速曲線(xiàn),支持導(dǎo)入實(shí)際測(cè)量得到的風(fēng)速―時(shí)間數(shù)據(jù);

FaceView實(shí)驗(yàn)主控軟件執(zhí)行機(jī)組運(yùn)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;

實(shí)現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)模擬,機(jī)組并網(wǎng)控制,機(jī)組大功率運(yùn)行控制,機(jī)組恒速運(yùn)行,機(jī)組限功率運(yùn)行,機(jī)組低電壓穿越,機(jī)組脫網(wǎng)控制等控制功能;

背靠背變流器可實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓的初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定,實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng),實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在故障條件下不脫網(wǎng)運(yùn)行,低電壓穿越的功能,支持風(fēng)機(jī)的低電壓穿越實(shí)驗(yàn);

軟件分析風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù)與運(yùn)行特性,能夠顯示異常時(shí)的故障原因;

RS485接口,提供開(kāi)放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統(tǒng);

完善的保護(hù)功能,包括過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、超速保護(hù)、短路保護(hù),可以實(shí)現(xiàn)低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時(shí)保護(hù)實(shí)驗(yàn);

注:帶醒目的危險(xiǎn)標(biāo)識(shí),如:有電危險(xiǎn)、運(yùn)行時(shí)請(qǐng)勿打開(kāi)、嚴(yán)謹(jǐn)帶電操作等。

雙饋實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

二、系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)

2.1 工作條件

輸入電壓:三相四線(xiàn)~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(duì)濕度: 10~90%(25℃);

大氣壓力范圍:1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓范圍;

室內(nèi)安裝;

平臺(tái)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;

2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本尺寸:

實(shí)驗(yàn)臺(tái):2000×400×600;(長(zhǎng)×深×高,mm)

變流器:1000×600×1500;

主控柜:800×600×1820;

注:實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分兩排布置,預(yù)計(jì)占地面積 3m×3m

2.2 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(hù)要求定制開(kāi)發(fā),具有功能完善、產(chǎn)品可靠、開(kāi)放性強(qiáng)、保護(hù)嚴(yán)格等特點(diǎn)。

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(lái)實(shí)現(xiàn),前級(jí)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(xiàn)上,后級(jí)交流輸出接交流母線(xiàn),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(hù)的要求設(shè)計(jì),功能特點(diǎn)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(dòng)時(shí)能正常運(yùn)行;

并網(wǎng)滿(mǎn)載電流總諧波畸變率5%以下;

過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)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(shí)正常發(fā)電運(yùn)行;

支持較寬的運(yùn)行速度范圍:700-2000RPM;

   3.0 kW背靠背變流器主要指標(biāo)

項(xiàng)目指標(biāo)

參數(shù)特性

項(xiàng)目指標(biāo)

參數(shù)特性

變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

雙級(jí)背靠背

后級(jí)控制方式

穩(wěn)定直流電壓

額定流功率

3.0kW

后級(jí)功率因數(shù)

>0.99

額定交流電流

9.0A

直流母線(xiàn)電壓

600V

額定交流電壓

380V

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

大效率

95%

前級(jí)控制方式

功率控制

待機(jī)狀態(tài)功耗

<40W

前級(jí)功率因數(shù)

>0.99

冷卻方式

強(qiáng)迫風(fēng)冷

防護(hù)等級(jí)

IP21

標(biāo)準(zhǔn)通訊方式

RS485

2.3 設(shè)備主要配置參數(shù)

驅(qū)動(dòng)變頻器

容量等級(jí)

3.0KW

電壓等級(jí)

380V

電機(jī)類(lèi)型

異步/永磁同步電動(dòng)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(lèi)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(hào)測(cè)量

定制變流器

功率等級(jí)

3.0kW

電壓等級(jí)

380V

功率拓?fù)?/span>

二電平背靠背

外形尺寸

(寬×深×高,mm)800×600×1600

電動(dòng)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(lèi)  

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(jí)

F級(jí)

三、雙饋系統(tǒng)低電壓穿越與實(shí)驗(yàn)

3.1 電網(wǎng)電壓跌落的危害

對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō):

出現(xiàn)的過(guò)電流會(huì)損壞電力電子器件;

DC端過(guò)電壓,將威脅直流側(cè)元器件;

附加的轉(zhuǎn)矩、應(yīng)力過(guò)大則會(huì)損壞風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械部件;

對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō):

引起電網(wǎng)頻率降低;

引起電網(wǎng)線(xiàn)壓降低;

引發(fā)聯(lián)鎖效應(yīng),導(dǎo)致大面積電網(wǎng)癱瘓。

3.2 低電壓穿越LVRT定義及意義

當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動(dòng)引起風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓跌落時(shí),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(yùn)行。

它對(duì)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(yùn)行;

能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功功率Q支撐;

有助于有功功率P恢復(fù);

3.3 國(guó)內(nèi)低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于低電壓穿越,要求如下圖所示,方案*遵循此標(biāo)準(zhǔn):

低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)

并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí),保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms ;

跌落后2s 內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí),不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。

無(wú)功支撐:響應(yīng)時(shí)間不大于75ms,持續(xù)時(shí)間不少于550ms ;無(wú)功電流滿(mǎn)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;

3.4 低電壓穿越LVRT實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì),不同于Crowbar的投切工作方式,Chopper裝置在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)進(jìn)行100Hz左右的斬波動(dòng)作,大電流關(guān)斷時(shí)的尖峰很容易導(dǎo)致IGBT過(guò)壓實(shí)效。因此設(shè)計(jì)了RCD吸收回路和低感功率回路。

雙饋機(jī)組Crowbar

 

雙饋機(jī)組Chopper

其軟件部分邏輯如下:

雙饋機(jī)組LVRT軟件邏輯

低穿實(shí)驗(yàn)波形1

低穿實(shí)驗(yàn)波形2

低穿實(shí)驗(yàn)波形3

四、雙饋系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主控軟件

FaceView實(shí)驗(yàn)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(hù)開(kāi)放,用戶(hù)可以自由定制風(fēng)力機(jī)特性,選配接收實(shí)際的測(cè)風(fēng)儀數(shù)據(jù)。主控功能實(shí)現(xiàn)機(jī)組并網(wǎng)控制,恒速運(yùn)行,限功率運(yùn)行,降功率運(yùn)行,低電壓穿越,機(jī)組脫網(wǎng)控制。

FaceView監(jiān)測(cè)以下參量:

風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速;

驅(qū)動(dòng)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。

風(fēng)力發(fā)電模擬界面

曲線(xiàn)觀測(cè)界面

參數(shù)設(shè)定界面

低電壓實(shí)驗(yàn)

基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室安全用電智能控制系統(tǒng)

1、特點(diǎn)

當(dāng)智能控制系統(tǒng)檢測(cè)到有漏電或觸電情景出現(xiàn)時(shí),智能控制系統(tǒng)在0.1秒斷開(kāi)連接,保證人身和財(cái)產(chǎn)安全;智能控制系統(tǒng)本身有故障指示燈,用戶(hù)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(shí),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(chǎng)輸出型裝置數(shù)據(jù),通過(guò)多種物聯(lián)網(wǎng)通信方式上傳至云端,實(shí)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(shí)驗(yàn)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(jì)、存儲(chǔ)、分析、查詢(xún)等。運(yùn)用前端數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將實(shí)時(shí)的用電數(shù)據(jù)展示在平臺(tái)上,并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢(xún)功能;運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電設(shè)備和線(xiàn)路運(yùn)行狀況,對(duì)異常狀況及時(shí)告警,從而預(yù)防電氣火災(zāi);運(yùn)用用電系統(tǒng)故障定位技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并精準(zhǔn)定位用電故障點(diǎn),自動(dòng)生成故障報(bào)告,協(xié)助用戶(hù)一時(shí)間修復(fù)用電系統(tǒng)故障;運(yùn)用電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)分析和評(píng)估電能質(zhì)量問(wèn)題,并提供定制化的治理方案,協(xié)助用戶(hù)獲得優(yōu)質(zhì)電能;運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)和行業(yè)數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計(jì)、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(mǎn)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(shí)驗(yàn)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:

1)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(jí)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(guò)載保護(hù):電流過(guò)大防燒毀模式

(11)短路保護(hù):碰線(xiàn)防燒毀模式

(12)掛鎖保護(hù):便于維修安全

(13)過(guò)溫保護(hù):可監(jiān)測(cè)線(xiàn)路溫度

(14)過(guò)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(shí)0.1秒斷開(kāi)

(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

2)網(wǎng)機(jī)技術(shù)參數(shù)

(1)內(nèi)置STM32F103C8T6主控芯片

(2)外置8M無(wú)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(shí)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(jí)和固件更新服務(wù)

★(9)提供數(shù)據(jù)庫(kù)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版大下行傳輸速率:64kbps

(17)WiFi版大上行傳輸速率:32kbps

五、開(kāi)放雙饋風(fēng)電變流器系統(tǒng)(說(shuō)明)

算法類(lèi)的函數(shù)開(kāi)放,用戶(hù)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(kāi)放內(nèi)容如下:

雙饋?zhàn)兞髌魉须娐钒逵布韴D及BOM表(pdf版本):控制板,電源板,信號(hào)板,電容板;

雙饋?zhàn)兞髌鞴耠姎庠韴D及BOM表(pdf版本);

開(kāi)放控制板的debug接口,客戶(hù)可以燒寫(xiě)自己的程序;

雙饋?zhàn)兞髌魍ㄓ崊f(xié)議(RS485)(免費(fèi));

雙饋?zhàn)兞髌魇褂檬謨?cè)(免費(fèi));

雙饋?zhàn)兞髌骶幊淌謨?cè)pdf版;

雙饋?zhàn)兞髌鬈浖碗妷捍┰剿惴?、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(dòng)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(hù)可以修改、調(diào)用。

雙饋風(fēng)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖如下:

 

六、可開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)及科研教學(xué)內(nèi)容

風(fēng)力機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)

低電壓穿越實(shí)驗(yàn)

低電壓穿越算法研究

直流母線(xiàn)電壓控制實(shí)驗(yàn)

并網(wǎng)過(guò)程及連續(xù)實(shí)驗(yàn)

亞同步速、超同步速運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率因素調(diào)節(jié)

 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目表

編號(hào)

名稱(chēng)

學(xué)生人數(shù)

類(lèi)型

1

異步電機(jī)空載實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組3~5人

設(shè)計(jì)型

2

異步電機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組3~5人

設(shè)計(jì)型

3

雙饋感應(yīng)電機(jī)空載實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組3~5人

設(shè)計(jì)型

4

雙饋感應(yīng)電機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組3~5人

設(shè)計(jì)型

5

風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組5~8人

設(shè)計(jì)型

6

風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常停機(jī)實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組5~8人

設(shè)計(jì)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(jì)型

8

風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組5~8人

設(shè)計(jì)型

9

風(fēng)力發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)

每套機(jī)組5~8人

設(shè)計(jì)型

雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)|教學(xué)設(shè)備

雙饋風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)|教學(xué)設(shè)備

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