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風力發電實驗裝置

風力發電實驗裝置主要由葉片、輪轂、發電機、機艙、尾舵、側風偏航控制機構、直流電動機、塔架和基礎、測速儀、測速儀支架、軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、單相交流電動機、電容器、風場運動機構箱、護欄、連桿、滾輪、萬向輪、微動開關和接近開關設備與器件組成。
葉片、輪轂、發電機、機艙、尾舵和側風偏航控制機構組裝成水平軸永磁同步風力發電機，安裝在塔架上。風場由軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、測速儀、測速儀支架、風場運動機構箱體、傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和萬向輪組成。軸流風機和軸流風機框罩安裝在風場運動機構箱體上部，傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和萬向輪組成風場運動機構。當風場運動機構中的單相交流電動機旋轉時，傳動齒輪鏈機構帶動滾輪轉動，風場運動機構箱體圍繞風力發電機的塔架作圓周旋轉運動，當軸流風機輸送可變風量風時，在風力發電機周圍形成風向和風速可變的風場。
在可變風場中，風力發電機利用尾舵實現被動偏航迎風，使風力發電機輸出電能。測速儀檢測風場的風量，當風場的風量超過安全值時，側風偏航控制機構動作，使尾舵側風45º，風力發電機葉片轉速變慢。當風場的風量過大時，尾舵側風90º，風力發電機處于制動狀態。
（2）光伏供電裝置
光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運動機構、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關、微動開關、底座支架等設備與器件組成，4塊光伏電池組件并聯組成光伏電池方陣，光線傳感器安裝在光伏電池方陣。2盞300W的投射燈安裝在擺桿支架上，擺桿底端與減速箱輸出端連接，減速箱輸入端連接單相交流電動機。（如下圖所示，僅供參考）
（3）風力供電單元
風力供電單元主要由風電電源控制單元、風電輸出顯示單元、觸摸屏、風力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、PLC、繼電器組、接線排、可調電阻、斷路器、網孔架組成。
風力供電控制單元的偏航功能有手動和自動兩個狀態，可以進行手動或自動可變風向操作。
可變風量是由變頻器控制軸流風機實現。手動操作變頻器操作面板上的有關按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化，軸流風機轉速在0至額定轉速范圍內變化，實現可變風量輸出。
DSP控制單元和側風偏航，風力發電機風輪葉片在氣流作用下產生力矩驅動風輪轉動，通過輪轂將扭矩輸入到傳動單元。當風速增加超過額定風速時，風力發電機風輪轉速過快，發電機可能因超負荷而燒毀。
（4）光伏供電單元
光伏供電單元主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、PLC、繼電器組、接線排、蓄電池組、可調電阻、斷路器、12V開關電源、網孔架等組成。
光伏供電控制單元的追日功能有手動控制盒自動控制兩個狀態，可以進行手動或自動運行光伏電池組件雙軸跟蹤、燈狀態、燈運動操作。
蓄電池的充電過程及充電保護由DSP控制單元、接口單元及程序完成，蓄電池的放電保護由DSP控制單元、接口單元及繼電器完成，當蓄電池放電電壓低于規定值，DSP控制單元輸出信號驅動繼電器工作，繼電器常閉觸點斷開，切斷蓄電池的放電回路。
（5）逆變與負載單元
逆變與負載單元主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架組成。
逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子DT14和DT15組成。
逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端子DT16和DT17組成。
逆變與負載單元主要由逆變器、交流調速單元、逆變器測試模塊、發光管舞臺燈光模塊和警示燈組成。
逆變器的輸入由光伏發電單元、風力發電單元或蓄電池提供，逆變器輸出單相220V、50Hz的交流電源。交流調速單元由變頻器和三相交流電動機組成，逆變器的輸出AC220V電源是變頻器的輸入電源，變頻器將單相AC220V變換為三相AC220V供三相交流電動機使用。逆變電源控制單元的AC220V電源由逆變器提供，逆變電源控制單元輸出的DC24V供發光管舞臺燈光模塊使用。逆變器測試模塊用于檢測逆變器的死區、基波、SPWM波形。
逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體工作原理、工作過程不盡相同。本實訓裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅動+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。
（6）監控單元
監控單元主要由一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插座、通信線、操作控制單元組成。主要功能：與控制器、PLC、儀表進行通信。
監控單元具有主界面，光伏供電單元界面，風力供電單元界面，逆變與負載單元界面，風光互補能量轉換界面，分別顯示各自的運行狀態參數。
光伏供電單元界面設置相應的按鈕，實現光伏電池方陣自動跟蹤。風力供電單元界面設置相應的按鈕，實現風力發電機側風偏航控制。
具有光伏發電采集報表和風力發電集報表，記錄光伏輸出電壓、電流，風力發電機的輸出電壓、電流；逆變與負載單元的逆變輸出電壓、電流、功率等數據并輸出數據報表。
（7）可實現的實訓內容
離網型風光互補發電單元規劃；
根據功率要求，光伏電池組件的選擇、安裝和連接；
根據功率要求，風力發電機的選擇、安裝和連接；
基于MCU的光伏電池組件功率跟蹤程序設計；
基于MCU的風力發電機功率跟蹤的程序設計；
蓄電池容量匹配計算與選型；
蓄電池充放電參數設置、保護參數設置；
逆變器參數設置；
監控單元組態及操作；
光伏供電單元的調試；
風力供電單元的調試；
風光互補發電單元的調試；
 電能質量的監測、調試和分析。