SB-WS500W海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)海洋環(huán)境荷載模擬與測試實驗系統(tǒng)
一、功能及用途要求
海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)海洋環(huán)境荷載模擬與測試實驗系統(tǒng)采用永磁同步風(fēng)力發(fā)電機組,用于模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在海洋環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電機的運行過程及載荷測量,使學(xué)生增強對海洋環(huán)境下風(fēng)電系統(tǒng)整體的認識和工作原理的理解。
二、技術(shù)要求
2.1 系統(tǒng)特點
Ø 系統(tǒng)集成溫/濕度儀、風(fēng)速測量系統(tǒng),運行過程中顯示環(huán)境溫濕度變化和風(fēng)速信息、讓實驗過程簡單而輕松。
Ø 系統(tǒng)采用數(shù)字化DSP技術(shù),對蓄電池充放電進行全智能化的管理。
Ø 系統(tǒng)面板上采用直觀的數(shù)字儀表,讓用戶即時了解系統(tǒng)工作狀態(tài)。
Ø 系統(tǒng)集成離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能。
Ø 系統(tǒng)集成風(fēng)電同步并網(wǎng)模塊,在學(xué)習(xí)離網(wǎng)技術(shù)的同時完成風(fēng)電并網(wǎng)教學(xué)和實踐。
2.2 系統(tǒng)功能
Ø 模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境不同風(fēng)速的發(fā)電狀態(tài)與運行;
Ø 模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境中的啟動、停止、運行及并網(wǎng)過程;
Ø 模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境中脫網(wǎng)運行、啟動/停機運行;
Ø 模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境中主控系統(tǒng),支持遠控/就地啟停、等操作;
Ø 測量風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵電氣參數(shù),實時記錄和圖形顯示關(guān)鍵電氣參數(shù),支持離線數(shù)據(jù)分析;
Ø 測量風(fēng)力發(fā)電機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境荷載下的振動響應(yīng),完成模態(tài)分析
三、系統(tǒng)運行參數(shù)
3.1、太陽能電池
Ø 太陽能電池板采用陣列組裝形式,主要采用3塊(或更多)小型太陽能電池板組建,可實現(xiàn)太陽能電池板的并接方式和串接方式,進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網(wǎng)方式。
Ø 最大輸出功率:100W*3塊
Ø 開路電壓:35V(并聯(lián))
Ø 短路電流:3*3.25A(并聯(lián))
Ø 仰角調(diào)節(jié):0-80度(連續(xù)調(diào)節(jié))
Ø 模擬太陽燈:6*500W鹵素?zé)簦ü饬炼冗B續(xù)調(diào)節(jié))
3.2、照度計(增加)
Ø 量程:0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx(225000Lx)自動切換量程。
Ø 含有照度計、溫度表、濕度表,單片機時鐘系統(tǒng),實現(xiàn)時間的顯示。
3.3風(fēng)力發(fā)電機
Ø 運行電壓:0-25V
Ø 額定功率:400W
Ø 風(fēng)輪直徑:1.65(m)
Ø 啟動風(fēng)速:1.5(m/s)
Ø 額定風(fēng)速:12(m/s)
Ø 安全風(fēng)速:35(m/s)
Ø 工作形式:上風(fēng)式永磁同步發(fā)電機
Ø 風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)方向:順時針
Ø 風(fēng)葉數(shù)量:3(片)
Ø 風(fēng)葉材料:玻璃增強聚丙烯材料
Ø 電機材料:鋁合金
3.4模擬風(fēng)洞:采用4臺同功率鼓風(fēng)機機組,組合成矩陣模擬風(fēng)單元,實現(xiàn)模擬風(fēng)的輸出和測試。
Ø 風(fēng)量:34073 m3/h,1275Pa-2138Pa
Ø 電壓:三相四線 380VAC
Ø 功率:2.2kW×4臺
Ø 調(diào)速單元:2.2KW 矢量變頻器,輸出頻率:0-100Hz
3.5電力蓄能系統(tǒng)
Ø 儲能形式:閥控式密封鉛酸蓄電池
Ø 額定電壓:12V
Ø 額定容量:55Ah
Ø 充電方法(恒壓),循環(huán)︰最大充電電流為5.6A
3.6離網(wǎng)逆變模塊:光伏離網(wǎng)型逆變器為功率變換裝置,將輸入的直流電推挽升壓,再經(jīng)過逆變橋SPWM正弦脈寬調(diào)制技術(shù)逆變成220V交流電。
Ø 直流輸入電壓:10.5~16.8 VDC
Ø 額定輸出功率:500W
Ø 輸出電壓:110/220VAC
Ø 輸出波形:純正弦波
Ø 輸出頻率:50Hz
Ø 工作效率:85%
Ø 功率因數(shù):>0.88
Ø 波形失真率≤5%
Ø 工作環(huán)境:溫度-20℃~50℃
Ø 相對濕度:﹤90﹪(25℃)
Ø 保護功能:極性反接、短路、過熱、過載保護
3.7風(fēng)電控制模塊:集風(fēng)能、太陽能控制于一體的智能控制器,專為高端的小型風(fēng)光互補系統(tǒng)設(shè)計,特別適用于風(fēng)光互補路燈系統(tǒng)和風(fēng)光互補監(jiān)控系統(tǒng)。能同時控制風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板對蓄電池進行安全高效的智能充電。
Ø 工作電壓:12/24VDC
Ø 充電功率:600W
Ø 光伏功率:100W
Ø 風(fēng)機功率:500W
Ø 充電方式:PWM脈寬調(diào)制
Ø 充電最大電流 16.5A
Ø 過放保護電壓 10.5V
Ø 過放恢復(fù)電壓 12.6V
Ø 輸出保護電壓 16.2V
Ø 卸載開始電壓(出廠值)15V
Ø 卸載開始電流(出廠值) 12A
Ø 控制器設(shè)有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償?shù)裙δ埽?/span>
Ø 用于常規(guī)負載為100W以下的12V/24V直流負載,輸出模式有常開輸出、定時輸出,光控開、光控關(guān),定時開、定時關(guān)等模式。
3.8負載模塊裝置系統(tǒng)
Ø 風(fēng)扇:×1個,額定電壓:12/24V,工作電流:1.25A,功率:15W
Ø 交通燈:1組(R,G,B),額定電壓:12/24V,工作電流:0.8A,功率:9.6W
Ø 馬達:×1個,額定電壓:12/24V,工作電流:0.35A,功率:5W 轉(zhuǎn)速:20rmp/min
Ø 交流LED燈×1個,交流節(jié)能燈×1個
3.9測風(fēng)系統(tǒng):用于測量并記錄大氣中風(fēng)速與風(fēng)向的氣象儀器。本儀器采用高清液晶顯示屏顯示當(dāng)前日期時間及風(fēng)速、風(fēng)向值;內(nèi)置大容量FLASH存儲芯片可自動存儲至少一年的氣象數(shù)據(jù);儀器配備有三種通訊接口(RS232/RS485/USB)用于與計算機建立通訊連接,通過配套的上位機軟件可遠程觀測實時風(fēng)速風(fēng)向,用戶還可利用該功能完善的氣象軟件對氣象數(shù)據(jù)作進一步的處理分析。
實時數(shù)據(jù):當(dāng)前電腦時間采集到的風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)。(電腦時鐘)
歷史數(shù)據(jù):風(fēng)速風(fēng)向儀按照所設(shè)定的采集周期,記錄到采集儀存儲芯片中的風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)(采集儀時鐘)。
Ø 測量范圍風(fēng)速:0~60m/s
Ø 精 度±0.1m/s
Ø 工作電源:AC 220V±20% 50HZ, DC12V、5V或其他供電。
Ø 記錄間隔:1分鐘~240分鐘連續(xù)可設(shè)置
Ø 內(nèi)部存儲:4M bit
Ø 環(huán)境溫度:-40℃~50℃
Ø 轉(zhuǎn)速傳感器:0~5000 風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速檢測顯示(室內(nèi))
Ø 過風(fēng)速報警中斷輸出功能,可以設(shè)備閉環(huán)形式連接,增加實驗安全性。
3.10同步并網(wǎng)模塊:采用感知運算技術(shù),在不同風(fēng)速強度而產(chǎn)生不同的電流輸出,采用了先進的處理器運算技術(shù),精確的MPPT功能、APL功能,自動把風(fēng)力發(fā)電功率調(diào)整到最大輸出,只需將風(fēng)力發(fā)電機直接連接到并網(wǎng)逆變器輸入端,無需再連接電池。交流電的0角相經(jīng)隔離放大后輸入到MCU進行高精度檢測分析,相移率只有〈1%,并網(wǎng)的過程中采用SPWM直接產(chǎn)生純正正弦波輸出。從而實現(xiàn)了高精度同相調(diào)制交流電并合輸出功能。
Ø 工作電壓:10.8 - 50VDC
Ø 電壓范圍:90V~140V/180V~260VAC
Ø 頻率范圍:55Hz~63Hz/45Hz~53Hz
Ø 并網(wǎng)輸出功率:600W
Ø 輸出電流總諧波失真:THDIAC <5%
Ø 相 位 差: <1%
Ø 孤島效應(yīng)保護:VAC;f AC
Ø 輸出短路保護:限流
Ø 顯示方式:LED
Ø 待機功耗:<2W
Ø 夜間功耗:<1W
Ø 環(huán)境溫度范圍: -25 ℃~60℃
Ø 環(huán)境濕度:0~99%(Indoor Type Design)并網(wǎng)逆變器具有DC-DC和DC-AC兩級能量變換的結(jié)構(gòu)。DC-DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大功率點;DC-AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位,同時獲得單位功率因數(shù)。
3.11電表規(guī)格
Ø 直流電流表:× 2個,10A 1只、20A 1只,顯示模式︰0.5”LED
Ø 直流電壓表:× 2個,0-200V, 顯示模式︰0.5”LED
Ø 交流電壓表:× 2個,500V,顯示模式︰0.5”LED
Ø 交流電流表:× 2個,5A, 顯示模式︰0.5”LED
Ø 時間、溫/濕度表:× 1個,-20~99.9℃ 顯示時間,室內(nèi)溫、濕度
3.11風(fēng)電系統(tǒng)控制臺
控制臺集成交流漏電開關(guān)、緊急停止開關(guān)、儀表開關(guān)、風(fēng)機輸入開關(guān)、儀表顯示、控制按鈕(開關(guān))、智能型風(fēng)電控制器、風(fēng)速儀、變頻矢量調(diào)速模塊等。
系統(tǒng)外形尺寸;長1240×寬650×高1700(㎜)附滾輪方便推動至戶外教學(xué)。
四、教學(xué)及研究及實訓(xùn)項目
實驗1、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實驗
實驗2、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗
實驗3、發(fā)電機轉(zhuǎn)速與輸出電壓關(guān)系實驗
實驗4、發(fā)電機轉(zhuǎn)速與輸出功率關(guān)系實驗
實驗5、永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)運行過程風(fēng)能量變換演示和實驗
實驗6、模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境不同風(fēng)速的發(fā)電狀態(tài)與運行
實驗7、模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境中的啟動、停止、運行及并網(wǎng)過程
實驗8、模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境中脫網(wǎng)運行、啟動/停機運行
實驗9、模擬風(fēng)力發(fā)電機在海洋環(huán)境中主控系統(tǒng),支持遠控/就地啟停、等操作
實驗10、測量風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵電氣參數(shù),實時記錄和圖形顯示關(guān)鍵電氣參數(shù),支持離線數(shù)據(jù)分析
實驗11、測量風(fēng)力發(fā)電機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境荷載下的振動響應(yīng),完成模態(tài)分析
實驗12、光伏電池的伏安特性
實驗13、光伏發(fā)電的負載特性測試
實驗14、光伏電池輸出功率與入射角的關(guān)系
實驗15、輸出功率與光照強度的關(guān)系
實驗16、控制器原理實驗
實驗17、蓄電池充放電控制實驗
實驗18、蓄電池保護實驗
實驗19、綜合實驗
五、主要設(shè)備清單
序號 |
名 稱 |
數(shù) 量 |
單 位 |
1 |
海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)海洋環(huán)境荷載模擬與測試實驗系統(tǒng) |
1 |
臺 |
2 |
400W永磁同步發(fā)電機 |
1 |
臺 |
3 |
模擬風(fēng)洞系統(tǒng)(風(fēng)源包含4只鼓風(fēng)機) |
1 |
套 |
4 |
2.2KW矢量變頻器 |
4 |
臺 |
5 |
測風(fēng)系統(tǒng)(含支架) |
1 |
臺 |
6 |
風(fēng)光互補控制器 |
1 |
臺 |
7 |
100W太陽能電池組件模塊 |
3 |
塊 |
8 |
600W同步并網(wǎng)模塊 |
1 |
臺 |
9 |
500W離網(wǎng)DC-AC模塊 |
1 |
臺 |
10 |
蓄電池組55Ah |
1 |
組 |
11 |
實驗附件(包含1只手持式光照度測量儀) |
1 |
套 |
12 |
上位軟件 |
1 |
套 |
智能樓宇實訓(xùn)系統(tǒng)、智能建筑實訓(xùn)裝置、消防培訓(xùn)設(shè)備,建筑供電實訓(xùn)裝置 |
空調(diào)系統(tǒng)多聯(lián)機(可變冷媒制冷劑流量系統(tǒng))系統(tǒng)實訓(xùn)裝置 |
制冷制熱實訓(xùn)設(shè)備,雙門冰箱實訓(xùn)考核裝置、家用電器實訓(xùn)裝置、空調(diào)實訓(xùn)考核裝置 |