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高教实验产品系列
THNRSK-1型 双馈异步风力发电实验系统

产品类别:风能技术及应用实验系列

产品简介

    本实验系统采用变速恒频控制的双馈异步发电机组,可以完成大功率双馈风电机组的风力机模拟和运行实验。

一、产品特点

  1. 具有风力机模拟器,可以实现纯数字模拟和物理模拟,可以设置多种类型风速模型。
  2. 双向变流器特点:

           (1) 采用矢量控制技术
           (2) 双PWM控制技术(即PWM整流、PWM逆变)
           (3) 采用DSP作为核心控制芯片,具有较高的实时性
           (4) 采用一体封装的IPM模块,更加可靠
           (5) 完善的故障自诊断及可靠的保护技术
           (6) 整体机构设计紧凑、体积小节省空间
           (7) 主动无功控制,根据需求进行超前或滞后补偿
           (8) 随机风速下的电功率平滑控制
           (9) 最大功率跟踪算法
          (10) 有功、无功解耦控制

二、技术性能

  1. 输入电压:三相四线制380V±10%  50Hz
  2. 工作环境:环境温度-5℃~+40℃ 相对湿度<85%(25℃) 海拔<4000m
  3. 装置容量:<5.0kVA

三、系统配置

    实验系统包括实验双馈异步风力发电机组、模拟风力机控制柜、系统屏、双馈变流器柜、无穷大系统、监控软件六个部分。

(一)实验双馈步风力发电机组

    实验发电机组由直流电动机、三相双馈异步发电机、转速传感器、机组固定底盘及配套件等四部分组成。

  1. 直流电动机

    直流电动机采用Z4系列国标电机,参数如下:

    (1) 额定电枢电压:DC440V
    (2) 额定功率:4kW
    (3) 额定转速:1500r/min

  1. 双馈异步发电机

    (1) 额定功率:3kW
    (2) 额定定子电压:AC380V(线电压)
    (3) 转子开路电压:AC600V
    (4) 同步转速:1500r/min
    (5) 转速率调节范围:±25%

  1. 转速传感器

    转速传感器采用1024线增量型光电编码器,推挽输出,精度高、抗干扰性强。

  1. 机组固定底座及配套件

    机组底座采用整体翻砂件,表面平整度高,直流电动机与永磁发电机采用橡胶连轴器软连接,为保护学生安全,配有防护罩。底座装设带减震功能的支撑脚,为方便机组移动装设方向轮1只,定向轮两只。

(二)模拟风力机控制柜

    模拟风力机控制柜参数见“THNRWP-1型永磁同步风力发电实验系统”。

  1. 双馈变流器柜

    变流器控制柜含双馈变流器主回路和控制系统。

  1. 技术指标

    (1) 额定工作电压:380VAC
    (2) 额定处理容量:5kVA
    (3) 电流畸变率:<10%
    (4) 直流额定电压:650V
    (5) 功率因数:±0.9可调
    (6) 控制方式:采用DSP全数字化控制
    (7) 并网控制:自动软并网
    (8) 电磁屏蔽措施:金属壳屏蔽保护
    (9) 故障诊断能力:过压、过流、过热保护等
    (10) 冷却方式:强制风冷
    (11) 频率精度:±0.03Hz
    (12) 功率因数:±0.9可调
    (13) 并网冲击电流、电压:<5%
    (14) 控制误差:<4%

(四)智能电量监测仪

  1. 测量三相电流、三相相/线电压、有功功率、无功功率、功率因数等电量
  2. 2~31次谐波测量
  3. 四象限电能计量:±有功电能(kWh),±无功电能(kVarh)
  4. 标准PT、CT输入,适用于各种电压等级及接线方式
  5. RS-485通讯接口,Modbus RTU通讯规约

(五)PLC控制器

    西门子S7-200系列CPU224XP型主机。

(六)大功率三相自耦调压器

    额定容量:15kVA,原边额定输入三相AC380V,副边AC 0~430V可调。

(七)监控软件

    监控软件基于北京三维力控ForceControl设计,主要包括风力机模拟器上位机界面、网侧变流器电量监测,全功率变流器保护状态监视等功能。

五、实验项目

  1. 双馈异步风力并网发电实验系统接线
  2. 风力机特性离线仿真
  3. 双馈异步发电机空载特性
  4. 并网及功率输送实验
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