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2024年9月5日? 新能源风电运维实训装置,新能源风电实训平台

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 叶片数量：3个叶片材质：玻璃纤维启动风速：1m/s 切入风速：1.5m/s 安全风速：25 m/s 偏航：程序控制自动偏航偏航电机：工作电压（DC 24V）、转速（25rpm）	1台
2	风速仪	输出电压：0-5V 风碗数：3个	1个
3	轴流通风机	流量：2100m3/h 电压：380V（由变频器控制）全压：215Pa 频率：50Hz 功率：0.37Kw 转速：1400r/min 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 电压：AC220V 和运动机构的链接机构：链轮	1台
二、光伏供电装置
序号	名称	技术参数	数量
1	电池组件	功率：20W 误差：±5% 输出电压：17.2V 输出电流：1.17A 开路电压：21.4V 短路电流：1.27A 工作环境温度：45℃±2℃ 尺寸：430×430×28mm（±偏离值≤5mm）	4套
2	追日传感器	输出电压：0-5V 跟踪精度：1度结构：4电桥	1个
3	投射灯	摆臂机构：涡轮蜗杆结构（2个减速箱）电压：220V 频率：50Hz 电流：1.36A 最大功率：300W	2台
4	追日机构	结构：涡轮蜗杆结构（减速箱）驱动：直流电机轴数：双轴二维	1套
三、风力供电单元
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	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 电压表：DC 0-500V 接口：RS485	1套
6	风力供电控制单元	风场运动方向：顺时、逆时轴流风机控制：给风偏航控制：偏航、停止自动控制：启动、急停	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,上方为竖式网孔板尺寸：800mm×600mm×2000mm,±偏离值不大于50mm 外框架构成：铝合金型材；内嵌喷塑钢板钢板尺寸：1200mm×820mm,偏离值不大于50mm 钢板厚度：2±0.2mm 钢板孔规格：上方孔尺寸6×10mm,孔左右间距为6mm,上下间距为6mm且错位8mm；网孔板配有推拉式抽屉,抽屉采用型材外框、2mm钢板底部；网孔架底部装有滑轮。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 电压表：PZ195U-AK1G,DC 0-500V 接口：RS485	1套
6	光伏供电控制单元	电池板跟踪方向：东、南、西、北投光灯控制：灯1、灯2 投光灯运动方向：东西、西东、停止自动控制：启动、急停	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,上方为竖式网孔板尺寸：800mm×600mm×2000mm,±偏离值不大于50mm 外框架构成：铝合金型材；内嵌喷塑钢板钢板尺寸：1200mm×820mm,偏离值不大于50mm 钢板厚度：2±0.2mm 钢板孔规格：上方孔尺寸6×10mm,孔左右间距为6mm,上下间距为6mm且错位8mm；网孔板配有推拉式抽屉,抽屉采用型材外框、2mm钢板底部；网孔架底部装有滑轮。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 电压表：AC 0-500V 接口：RS485	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 输出电压：DC 24V 输出电流：5A	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 电压：AC220V 转速：1350rpm	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,上方为竖式网孔板尺寸：800mm×600mm×2000mm,±偏离值不大于50mm 外框架构成：铝合金型材；内嵌喷塑钢板钢板尺寸：1200mm×820mm,偏离值不大于50mm 钢板厚度：2±0.2mm 钢板孔规格：上方孔尺寸6×10mm,孔左右间距为6mm,上下间距为6mm且错位8mm；网孔板配有推拉式抽屉,抽屉采用型材外框、2mm钢板底部；网孔架底部装有滑轮。附带配套通讯电缆.	1套
六、监控单元
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,上方为竖式网孔板尺寸：800mm×600mm×2000mm,±偏离值不大于50mm 外框架构成：铝合金型材；内嵌喷塑钢板钢板尺寸：1200mm×820mm,偏离值不大于50mm 钢板厚度：2±0.2mm 钢板孔规格：上方孔尺寸6×10mm,孔左右间距为6mm,上下间距为6mm且错位8mm；网孔板配有推拉式抽屉,抽屉采用型材外框、2mm钢板底部；网孔架底部装有滑轮。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。