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1.2.2系統(tǒng)組成

系統(tǒng)包含

1.2.3主控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

主控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括主控控制系統(tǒng)以及模擬風(fēng)發(fā)生系統(tǒng)總之，風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)如圖8。

圖8 風(fēng)機(jī)主控控制系統(tǒng)

主控系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制的核心支撐作用，在滿(mǎn)足風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的前提下研學體驗，盡可能的獲取最大功率建設項目。

主控系統(tǒng)用于模擬實(shí)際 1.5～3 MW雙饋型風(fēng)機(jī)的主控系統(tǒng)，主要用于模擬實(shí)際風(fēng)機(jī)的主控系統(tǒng)落實落細，采集變漿和偏航的IO 點(diǎn)相結合，實(shí)現(xiàn)整機(jī)控制。HMI用于顯示和控制PLC 系統(tǒng)製高點項目。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)主控系統(tǒng)采用主控PLC 與專(zhuān)用HMI為產業發展，與實(shí)際風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)一致，滿(mǎn)足風(fēng)機(jī)控制要求有所增加。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)模擬系統(tǒng)包括操作臺(tái)柜各項要求、PLC、按鈕越來越重要的位置、指示燈講理論、測(cè)控儀表、風(fēng)速風(fēng)向發(fā)生儀不要畏懼、監(jiān)控系統(tǒng)等服務為一體，用于模擬風(fēng)機(jī)內(nèi)部各種控制信號(hào)。模擬測(cè)試系統(tǒng)與實(shí)際控制系統(tǒng)連接逐漸顯現，來(lái)模擬風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)際狀況要落實好。風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部模擬控制信號(hào)可通過(guò)PLC編程控制，用戶(hù)也可在現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)上自行開(kāi)發(fā)控制軟件更默契了，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種自然風(fēng)的模擬，完成對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制算法的研究培訓。

圖9 主控模擬系統(tǒng)

通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)模擬系統(tǒng)的連接不合理波動，盡可能的模擬實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的工藝特點(diǎn)和控制要求。此系統(tǒng)開(kāi)放性強(qiáng)重要工具，可通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的PLC編程積極拓展新的領域，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類(lèi)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模擬以及控制仿真「鼉炠|？捎糜趯W(xué)術(shù)理論研究相對開放、學(xué)生實(shí)驗(yàn)等。

此套系統(tǒng)主要功能包括：

u      可通過(guò)此系統(tǒng)脫穎而出，讓學(xué)生學(xué)習(xí)主控系統(tǒng)的配置拓展應用、特點(diǎn)和工藝要求；

u      可通過(guò)此系統(tǒng)結構，讓學(xué)生學(xué)習(xí)主控軟件編寫(xiě)和調(diào)試管理；

u      可通過(guò)此系統(tǒng)，讓學(xué)生研究和模擬不同風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)能力建設；

u      可通過(guò)此系統(tǒng)模樣，讓學(xué)生研究和調(diào)試風(fēng)機(jī)核心控制算法生產體系；

u      可通過(guò)此系統(tǒng)，測(cè)試完整的主控系統(tǒng)很重要，實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)電氣能力和水平、軟件等測(cè)試

風(fēng)機(jī)主控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)特點(diǎn)：

u      先進(jìn)性，滿(mǎn)足目前最主流的兆瓦級(jí)變速恒頻風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的要求異常狀況；

u      開(kāi)放性研究，無(wú)論是 PLC 還是計(jì)算機(jī)均可自主編程，滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習(xí)的要求統籌發展；

u      適應(yīng)性行業內卷，可滿(mǎn)足不同功率、不同類(lèi)型的風(fēng)機(jī)測(cè)試和模擬逐漸完善；

1.2.4模擬風(fēng)發(fā)生系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括一套測(cè)試系統(tǒng)參與能力，由PLC、變頻器是目前主流、工控機(jī)等組成充分發揮，主要用于控制模擬風(fēng)發(fā)生器的風(fēng)速和風(fēng)向，模擬實(shí)際運(yùn)行的風(fēng)速環(huán)境充分發揮，其功能如下：

u      內(nèi)部保存多種風(fēng)速曲線選擇適用，包括微風(fēng)、陣風(fēng)設計、大風(fēng)業務指導、颶風(fēng)等，包含風(fēng)速變化趨勢(shì)曲線就此掀開，可方便的模擬實(shí)際的風(fēng)況長足發展；

u      通過(guò)變頻器控制，控制不同風(fēng)速穩步前行；

u      顯示屏可以顯示主控系統(tǒng)結構不合理、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)的參數(shù)逐步改善，并能方便控制意見征詢；

u      測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)對(duì)不同風(fēng)速的控制，來(lái)測(cè)試不同風(fēng)況下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)大大提高。

1.3系統(tǒng)主要模塊功能特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)

1.3.1雙饋發(fā)電機(jī)

額定功率：3kW

額定電壓： 380V

轉(zhuǎn)子電壓：124V

轉(zhuǎn)子開(kāi)路電壓：620V

額定轉(zhuǎn)速：1200rpm

級(jí)數(shù)：6

防護(hù)等級(jí)：IP44

1.3.2雙饋可控逆變控制系統(tǒng)

響應(yīng)速度：<300us

額定電壓：380V

額定頻率：50Hz

頻率波動(dòng)范圍：±1HZ

電網(wǎng)電壓總諧波畸變率：4%

額定容量：<=10kW

功率因數(shù)：0.951

效率：滿(mǎn)功率時(shí)>=95%

冷卻方式: 空冷

并網(wǎng)時(shí)間：<2s

通訊方式：profibus DP

噪聲：＝<70dB

1.3.3齒輪箱

最大負(fù)載10kW的必然要求， 變速比1:90

1.3.4控制系統(tǒng)

（1）主控制系統(tǒng)包括：控制柜、電氣系統(tǒng)取得了一定進展、主控計(jì)算機(jī)及控制系統(tǒng)軟件

（2）偏航系統(tǒng)：偏航伺服電機(jī)運行好、減速箱及編碼器、伺服控制器及控制軟件

（3）變漿系統(tǒng)：變漿伺服電機(jī)、伺服控制器及控制軟件

（4）偏航電機(jī)：0.75kW

（5）偏航扭纜CW方向傳感器

（6）伺服控制器：

u      DSP全數(shù)字控制方式部署安排，可以實(shí)現(xiàn)多種電機(jī)控制算法

u      內(nèi)置電子齒輪控制功能

u      六種脈沖輸入方式搖籃，與用戶(hù)上位機(jī)接口方便靈活

u      編碼器反饋脈沖可分頻輸出，分頻數(shù)：1-255

u      鍵盤(pán)及LED數(shù)碼顯示

u      保護(hù)功能：具有過(guò)壓推廣開來、過(guò)流推動、過(guò)載、失速等報(bào)警

1.3.5檢測(cè)用傳感器

    電機(jī)速度堅持好、位置編碼器即將展開、電流、電壓傳感器特性。隨驅(qū)動(dòng)器供貨傳承，具體按照定貨實(shí)際參數(shù)

1.3.6電控柜系統(tǒng)

       由調(diào)速控制柜、變流控制柜建言直達、備用電源柜多種、主控主控臺(tái)組成。

1.3.7 PLC控制系統(tǒng)

采用主站PLC為主的主控系統(tǒng)充分發揮、分站PLC為輔的偏航及變漿系統(tǒng)發展成就， Profibus DP通訊接口。系統(tǒng)可以通過(guò)遠(yuǎn)程操控重要方式，組態(tài)控制軟件開展面對面，提供標(biāo)準(zhǔn)的編程接口。

1.3.8底座

（1）組成：基座非常重要、塔桿進一步提升、偏航系統(tǒng)支架、機(jī)艙營造一處；

（2）基座：系統(tǒng)尺寸：3.8m×1m×3m范圍內(nèi)不折不扣；底座的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的具體器件有關(guān)，可以根據(jù)器件及客戶(hù)需求最終確定結(jié)構(gòu)尺寸及加工資源優勢。

（3）機(jī)艙：葉槳、輪轂特征更加明顯、齒輪箱估算、拖動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)的可能性、傳感器等不要畏懼。

1.3.9風(fēng)速模擬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

用來(lái)模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)中風(fēng)吹風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)情況，是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)力源問題。其中包括電動(dòng)機(jī)部分和驅(qū)動(dòng)器部分：

(1) 電動(dòng)機(jī)：三相交流異步電動(dòng)機(jī)

額定電壓：380V

額定電流：15.3A

額定功率：7.5kW

額定轉(zhuǎn)速：1440r/min

(2)驅(qū)動(dòng)器：西門(mén)子440變頻器

u      主要特征：

調(diào)試簡(jiǎn)單

6個(gè)可編程逐漸顯現，帶隔離的數(shù)字輸入

2個(gè)可編程的模擬輸出

3個(gè)完全的可編程的繼電器輸出

完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能

u      控制功能的特點(diǎn)：

最新的IGBT技術(shù)

數(shù)字微處理器控制

高質(zhì)量的矢量控制系統(tǒng)

線性V/F特性

平方V/F特性

高品質(zhì)的PID控制器

集成的制動(dòng)（斬波）器

4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率

u      保護(hù)功能：

過(guò)載能力

過(guò)壓/欠壓保護(hù)

變頻器過(guò)溫保護(hù)

接地故障保護(hù)

短路保護(hù)

閉鎖電動(dòng)機(jī)保護(hù)

防止電動(dòng)機(jī)失速

參數(shù)連鎖

1.3.10風(fēng)速風(fēng)向模擬系統(tǒng)

（1）風(fēng)速風(fēng)向儀

u      技術(shù)指標(biāo)：

風(fēng)速測(cè)量范圍：0-60m/s

風(fēng)速測(cè)量精度：±0.4m/s

風(fēng)向測(cè)量范圍：0-360°

風(fēng)向測(cè)量精度：±2°

電壓：DC9V-24V

傳輸方式：數(shù)字傳輸485/模擬接口

（2）變頻器

u      額定電壓：380V

u      額定功率：1.5kW

u      功能：過(guò)載報(bào)警、外部故障停機(jī)、欠壓停機(jī)拓展基地、RS485通訊接口

（3）模擬風(fēng)發(fā)生器

u      額定電壓：380V

u      額定功率：0.85kW

u      最大流量：210m3/h

u      最大吹力：220mbar

1.3.11監(jiān)控系統(tǒng)

u      技術(shù)指標(biāo)：

操作系統(tǒng)：Windows XP/CE集中展示，WinXPE

安裝方式：控制柜面板

工作環(huán)境溫度：-20℃~50℃

工作相對(duì)濕度：10～95% ，無(wú)凝結(jié)

u      功能特點(diǎn)：

寬溫度設(shè)計(jì)分享，適合低溫下穩(wěn)定運(yùn)行

安全保護(hù)共享，防止風(fēng)力振動(dòng)帶來(lái)的損壞

支持Windoews系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)

風(fēng)電機(jī)組控制

參數(shù)顯示和設(shè)置

權(quán)限控制

故障記錄查詢(xún)

歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)

1.3.12主控制器功能特點(diǎn)

u      高性能

配置工業(yè)級(jí)533MHz處理器，擁有納秒級(jí)（13ns）的處理速度方式之一；

程序運(yùn)行周期最小可達(dá)10ms生動；

支持多任務(wù)配置，最多可配置32種不同任務(wù)創新能力。

u      高可靠性

保護(hù)及通訊不受電磁干擾新品技；

風(fēng)電主控制器已通過(guò)UL、CE認(rèn)證求得平衡；

背板背面全部接地紮實做，有效抵抗脈沖群干擾；

具備良好的電磁兼容性領先水平，現(xiàn)場(chǎng)與系統(tǒng)、通道與通道間采用隔離措施。

u      開(kāi)放性強(qiáng)

支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議戰略布局，如 Modbus事關全面、Profibus-DP等，同時(shí)提供多種接口方式選擇狀態，滿(mǎn)足風(fēng)力發(fā)電機(jī)上通訊設(shè)備的需求技術節能；

u      出色的環(huán)境適應(yīng)性

寬溫型設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)溫度-40℃～70℃廣泛認同，運(yùn)行溫度-25℃～60℃國際要求；

出色的三防工藝，防鹽霧鍛造、防濕熱競爭激烈、防霉菌，適合于戈壁改善、灘涂以及海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)空白區。

u      強(qiáng)大的冗余和自診斷功能

擁有強(qiáng)大的自診斷功能，DO模塊具有回讀功能信息化，進(jìn)行數(shù)據(jù)比較自檢形勢；

具有掉電檢測(cè)和超量程及超限報(bào)警功能；

支持電源冗余取得明顯成效、CPU冗余服務機製、通訊冗余貢獻力量，滿(mǎn)足海上風(fēng)機(jī)的高可靠性要求；

u      適合風(fēng)電應(yīng)用的專(zhuān)家模塊

高速測(cè)頻模塊大幅拓展、光纖通訊模塊發行速度、電量采集模塊等，用于完成風(fēng)電特殊信號(hào)的采集和通訊積極性；

u      易用性和易維護(hù)性

模塊支持帶電插拔奮勇向前，新模塊自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的初始化設(shè)置，并快速與CPU建立通信實施體系；

編程軟件符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組建，具有LD、IL效果較好、FBD重要的意義、ST、SFC和CFC六種編程語(yǔ)言等多個領域；

靈活的SD存儲(chǔ)卡再獲，可進(jìn)行工程恢復(fù)及備份復(fù)制，使系統(tǒng)維護(hù)更加方便應用擴展、快捷體驗區；

背板上設(shè)計(jì)有防混銷(xiāo)，以避免插錯(cuò)模塊活動上；

采用WAGO端子接線有望，簡(jiǎn)單牢固。保證機(jī)艙震動(dòng)過(guò)大時(shí)導向作用，接線不脫落方案；

外形小巧，易于安裝十大行動，既可分散左右，也可集中；

1.3.13主控制器編程軟件

功能特點(diǎn)

u      符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言

u      強(qiáng)大的運(yùn)算功能綜合措施，支持32位浮點(diǎn)運(yùn)算

u      支持?jǐn)?shù)組可靠保障、指針，方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算

u      支持軟件仿真設計標準、在線調(diào)試及用戶(hù)代碼檢查功能

u      集成故障數(shù)據(jù)分析和顯示功能

u      具有用戶(hù)程序密碼保護(hù)功能

u      六種編程語(yǔ)言開展，滿(mǎn)足編程人員進(jìn)行復(fù)雜的邏輯控制需求

u      子程序之間可采用不同的編程語(yǔ)言，并可相互調(diào)用

u      支持編寫(xiě)自定義塊不久前、函數(shù)和子程序可保存為內(nèi)部庫(kù)的形式

u      自定義內(nèi)部庫(kù)可以在不同工程中調(diào)用

u      可對(duì)風(fēng)機(jī)中的關(guān)鍵變量進(jìn)行采樣跟蹤，如風(fēng)速提升行動、槳距角

u      角度能力建設、風(fēng)向、發(fā)電機(jī)輸出電流、電壓無障礙、變流器反饋轉(zhuǎn)矩

u      等進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤連日來，并保存數(shù)據(jù)

1.3.14安全鏈

震動(dòng)、過(guò)壓認為、超速系統、解纜失靈等故障保護(hù)系統(tǒng)，可以避免系統(tǒng)失控重要意義。

1.3.15電源

實(shí)驗(yàn)室提供50kVA三相四線AC 380V交流電源交流等、5kVA的AC 220V交流電源及可靠的接地系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)功能

風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要用于學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐和科研開(kāi)發(fā)規劃，通過(guò)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)模擬系統(tǒng)的連接提高，盡可能的模擬實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的工藝特點(diǎn)和控制要求。此系統(tǒng)開(kāi)放性強(qiáng)進入當下，可通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的PLC 編程紮實，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類(lèi)型風(fēng)機(jī)的模擬以及控制仿真，可用于學(xué)生理論研究新體系、實(shí)踐等投入力度。實(shí)現(xiàn)變速恒頻風(fēng)力機(jī)組發(fā)電狀態(tài)的模擬，包括轉(zhuǎn)速不難發現、轉(zhuǎn)矩貢獻法治、發(fā)電量及有功、無(wú)功調(diào)節(jié)分享。

主要實(shí)驗(yàn)功能如下：

u    風(fēng)力發(fā)電機(jī)接線形式實(shí)驗(yàn)

u    空載運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

u    并網(wǎng)過(guò)程實(shí)驗(yàn)

u    并網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

u    風(fēng)速模擬實(shí)驗(yàn)

u    轉(zhuǎn)距模擬實(shí)驗(yàn)

u    發(fā)電功率模擬實(shí)驗(yàn)

u    其它相關(guān)發(fā)電性能及測(cè)量實(shí)驗(yàn)

u    脫網(wǎng)保護(hù)模擬實(shí)驗(yàn)

u    控制策略模擬實(shí)驗(yàn)

u    主控系統(tǒng)的配置共享、特點(diǎn)和工藝要求

u    學(xué)習(xí)主控軟件編寫(xiě)和調(diào)試

u    研究和調(diào)試風(fēng)機(jī)核心控制算法

u    自主編程應(yīng)用

u    風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集的邏輯分析

3.設(shè)備安裝建議

廠家要求：室內(nèi)安裝，樓層高度不低于3m方式之一，樓層為一樓生動，門(mén)寬3m，樓層走廊3m創新能力。