一、產(chǎn)品概述

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用變速恒頻控制的雙饋異步發(fā)電機(jī)組，可以完成大功率雙饋風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)力機(jī)模擬和運(yùn)行操作訓(xùn)練。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

1)      模擬真實(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動、并網(wǎng)、正常運(yùn)行和停機(jī)過程，具備模擬機(jī)組變速調(diào)節(jié)能力，有功、無功的調(diào)節(jié)能力；

2)      風(fēng)速模型不僅可設(shè)定典型幾種風(fēng)速曲線，支持導(dǎo)入實(shí)際測量得到的風(fēng)速―時(shí)間數(shù)據(jù)；

3)      FaceView實(shí)驗(yàn)主控軟件執(zhí)行機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)流程控制和數(shù)據(jù)記錄、顯示、系統(tǒng)監(jiān)控等功能；

4)      實(shí)現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)模擬，機(jī)組并網(wǎng)控制，機(jī)組最大功率運(yùn)行控制，機(jī)組恒速運(yùn)行，機(jī)組限功率運(yùn)行，機(jī)組低電壓穿越，機(jī)組脫網(wǎng)控制等控制功能；

5)      背靠背變流器可實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓的初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在故障條件下不脫網(wǎng)運(yùn)行，低電壓穿越的功能，支持風(fēng)機(jī)的低電壓穿越實(shí)驗(yàn);

6)      軟件分析風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù)與運(yùn)行特性，能夠顯示異常時(shí)的故障原因；

7)      RS485接口，提供開放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統(tǒng)；

8)      完善的保護(hù)功能，包括過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、過溫保護(hù)、超速保護(hù)、短路保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時(shí)保護(hù)實(shí)驗(yàn)；

注：帶醒目的危險(xiǎn)標(biāo)識，如：有電危險(xiǎn)、運(yùn)行時(shí)請勿打開、嚴(yán)謹(jǐn)帶電操作等。

二、系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)

2.1 工作條件

2  輸入電壓：三相四線～380V±10%  50Hz

2  裝置容量：≤5.0kW

2  海拔：0～2000m；

2  環(huán)境溫度：-10℃～＋50℃；

2  環(huán)境相對濕度: 10～90%(25℃)；

2  大氣壓力范圍：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓范圍；

2  室內(nèi)安裝；

2  平臺必須水平安裝；

2  設(shè)備正常使用年限：≥20年；

2  環(huán)境要求：環(huán)境通風(fēng)良好，不含易燃、腐蝕性氣體；

2.2 實(shí)驗(yàn)平臺的基本尺寸：

2  實(shí)驗(yàn)臺：1400×400×400；（長×深×高，mm）

2  變流器：800×800×2000；

2  主控柜：800×800×2000；

注：實(shí)驗(yàn)平臺分兩排布置，預(yù)計(jì)占地面積 4m×4m

2.2 定制雙饋?zhàn)兞髌飨到y(tǒng)

風(fēng)電變流器包括雙饋風(fēng)機(jī)變流器、全功率變流器和PWM整流器，均為我司自主研發(fā)，根據(jù)高校和研究所客戶要求定制開發(fā)，具有功能完善、產(chǎn)品可靠、開放性強(qiáng)、保護(hù)嚴(yán)格等特點(diǎn)。

模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器由AC-DC-AC PWM變換器來實(shí)現(xiàn)，前級交流輸入可選接入交流/直流電網(wǎng)，根據(jù)設(shè)定的風(fēng)速，將相應(yīng)能量注入到直流母線上，后級交流輸出接交流母線，將輸入的能量注入到配電/微電網(wǎng)。該變流器為定制產(chǎn)品，根據(jù)用戶的要求設(shè)計(jì)，功能特點(diǎn)如下：

2  機(jī)側(cè)矢量控制，網(wǎng)側(cè)矢量解耦P/Q控制；

2  電網(wǎng)電壓在-3%～+7%范圍內(nèi)波動時(shí)能正常運(yùn)行；

2  并網(wǎng)滿載電流總諧波畸變率5%以下；

2  過流/過壓/過溫保護(hù)，分硬件保護(hù)和軟件保護(hù)；

2  具備低電壓穿越功能；

2  提供直流側(cè)外接其他電氣設(shè)備的接口；

2  支持電網(wǎng)不平衡度小于 10%時(shí)正常發(fā)電運(yùn)行；

2  支持較寬的運(yùn)行速度范圍：700-2000RPM；

   5.0 kW背靠背變流器主要指標(biāo)

2.3 設(shè)備主要配置參數(shù)

三、雙饋系統(tǒng)低電壓穿越與實(shí)驗(yàn)

3.1 電網(wǎng)電壓跌落的危害

對雙饋風(fēng)電機(jī)組來說：

2  出現(xiàn)的過電流會損壞電力電子器件；

2  DC端過電壓，將威脅直流側(cè)元器件；

2  附加的轉(zhuǎn)矩、應(yīng)力過大則會損壞風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械部件；

對電網(wǎng)來說：

2  引起電網(wǎng)頻率降低；

2  引起電網(wǎng)線壓降低；

2  引發(fā)聯(lián)鎖效應(yīng)，導(dǎo)致大面積電網(wǎng)癱瘓。

3.2 低電壓穿越LVRT定義及意義

當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)的電壓跌落時(shí)，在電壓跌落的范圍內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組能夠不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。

它對系統(tǒng)由較為重要的意義：

2  風(fēng)機(jī)能夠不脫網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行；

2  能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行動態(tài)無功功率Q支撐；

2  有助于有功功率P恢復(fù)；

3.3 國內(nèi)低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)

對于低電壓穿越，要求如下圖所示，方案完全遵循此標(biāo)準(zhǔn)：

2  并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí)，保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms ；

2  跌落后2s 內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。

2  無功支撐：響應(yīng)時(shí)間不大于75ms，持續(xù)時(shí)間不少于550ms ；無功電流滿足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）

2  有功恢復(fù)：故障切除后以至少10%額定功率/秒的功率恢復(fù)到故障跌落前的功率；

3.4 低電壓穿越LVRT實(shí)驗(yàn)方案介紹

主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路，并在變流器中進(jìn)行相應(yīng)控制：

2  Crowbar：其響應(yīng)時(shí)間短，能夠保護(hù)變流器IGBT、吸收和衰減畸變電流和諧波電流

2  Chopper：主要考慮單管吸收回路的設(shè)計(jì)，不同于Crowbar的投切工作方式，Chopper裝置在運(yùn)行過程中會進(jìn)行100Hz左右的斬波動作，大電流關(guān)斷時(shí)的尖峰很容易導(dǎo)致IGBT過壓實(shí)效。因此設(shè)計(jì)了RCD吸收回路和低感功率回路。

四、雙饋系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主控軟件

FaceView實(shí)驗(yàn)主控軟件具有風(fēng)速特性模擬和風(fēng)機(jī)主控功能，能模擬幾種典型風(fēng)速如：微風(fēng)、陣風(fēng)、持續(xù)大風(fēng)、持續(xù)中速風(fēng)、或四種風(fēng)速合成特性。主控和風(fēng)機(jī)模擬的參數(shù)修改權(quán)限向用戶開放，用戶可以自由定制風(fēng)力機(jī)特性，選配接收實(shí)際的測風(fēng)儀數(shù)據(jù)。主控功能實(shí)現(xiàn)機(jī)組并網(wǎng)控制，恒速運(yùn)行，限功率運(yùn)行，降功率運(yùn)行，低電壓穿越，機(jī)組脫網(wǎng)控制。

FaceView監(jiān)測以下參量：

2  風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；

2  驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；

2  發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；

2  變流器直流電壓；

2  網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓、電流、功率；

2  電網(wǎng)電壓、電流、功率。

五、開放雙饋風(fēng)電變流器系統(tǒng)（說明）

算法類的函數(shù)開放，用戶可以按照自己的算法修改、調(diào)用，如整流、逆變、電機(jī)控制的SVPWM和低電壓穿越算法。

開放內(nèi)容如下：

1)   雙饋?zhàn)兞髌魉须娐钒逵布韴D及BOM表(pdf版本)：控制板，電源板，信號板，電容板；

2)   雙饋?zhàn)兞髌鞴耠姎庠韴D及BOM表(pdf版本)；

3)   開放控制板的debug接口，客戶可以燒寫自己的程序；

4)   雙饋?zhàn)兞髌魍ㄓ崊f(xié)議(RS485)（免費(fèi)）；

5)   雙饋?zhàn)兞髌魇褂檬謨?免費(fèi))；

6)   雙饋?zhàn)兞髌骶幊淌謨詐df版；

雙饋?zhàn)兞髌鬈浖碗妷捍┰剿惴ā⒄髌鱏VPWM算法和電機(jī)控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驅(qū)動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護(hù)功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環(huán)功能、濾波函數(shù)等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機(jī)控制SVPWM算法用戶可以修改、調(diào)用。

雙饋風(fēng)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)現(xiàn)場圖如下：

★六、配套教學(xué)資源（共1套）

（一）在線教育課程開放平臺（具有軟件著作權(quán)，配1個(gè)登錄帳號）:

1）本系統(tǒng)是互通教學(xué)多元化管理平臺，將用戶傳統(tǒng)的各個(gè)平臺系統(tǒng)實(shí)施整合，集中互通管理，解決多平臺、多賬號難以管理、數(shù)據(jù)庫分散無法集中統(tǒng)計(jì)等問題。系統(tǒng)包含了：在線教務(wù)管理系統(tǒng)、在線課程資源管理平臺、在線習(xí)題庫平臺、在線考試考核平臺、線上視頻課程管理平臺及線上虛擬仿真教學(xué)管理平臺，真正意義的一站互通數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計(jì)！

(二) 新能源教學(xué)系統(tǒng)仿真軟件（正版）

* 一、軟件概述

1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識內(nèi)容。

2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。

3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學(xué)生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學(xué)習(xí)。

4、軟件組成

(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實(shí)物；

2、配備文字與動畫展示各種材料的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約11課時(shí)）

2     光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹

2     硅單質(zhì)性質(zhì)：包括硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的分類與應(yīng)用

2     硅化合物性質(zhì)：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等

2     硅的生長原理及定型

2     硅的提純方法：包括化學(xué)提純與物理提純方法

2  多晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備

2     單晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質(zhì)與缺陷

2     單晶硅與多晶硅加工方法

2     硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料

2  硅材料的測試與分析方法：包括導(dǎo)電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數(shù)的測定、遷移率的測量、化學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等

2  硅材料測試與分析依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（GB標(biāo)準(zhǔn)、UL標(biāo)準(zhǔn)、IEC標(biāo)準(zhǔn)、SEMI標(biāo)準(zhǔn)）

(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統(tǒng)

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏電池片；

2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約9課時(shí)）

2  太陽能電池片基本情況介紹

2  太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析

2  太陽能電池片分類

2  晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝：包括生產(chǎn)方法與生產(chǎn)設(shè)備介紹

2  晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料

2  太陽能電池片測試技術(shù)與方法：包括測試方法與測試設(shè)備介紹

2  太陽能電池片測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)

1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件；

2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約10課時(shí)）

2  太陽能電池組件基本介紹

2  太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點(diǎn)

2  太陽能電池組件的生產(chǎn)工藝介紹及相關(guān)設(shè)備

2  太陽電池組件的評定標(biāo)準(zhǔn)

2  太陽能電池組件的測試方法與測試設(shè)備

2  太陽能電池組件的發(fā)展方向

(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；

2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約7課時(shí)）

2  太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹

2  太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求

2  太陽能組件對支架鋁型材的具體要求

2  太陽能組件對EVA封膠的具體要求

2  太陽能組件對TPT背板的具體要求

2  太陽能組件附屬設(shè)施檢測方法

2  太陽能組件附屬設(shè)施測試標(biāo)準(zhǔn)

* 二、展示與講解內(nèi)容目錄（圖、文、聲并茂）

2.1 太陽能光伏應(yīng)用產(chǎn)品講解與展示系統(tǒng)（約5課時(shí)）

2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：

2.1.2 家用太陽能發(fā)電機(jī)直流系統(tǒng)多媒體電視機(jī)

2.1.3 太陽能便攜電源：

2.1.4 太陽能殺蟲燈

2.1.5 太陽能警示燈

2.1.6 太陽能野營燈

2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理

2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹

2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法

2.5.1、項(xiàng)目前期考察 

2.5.2、項(xiàng)目建設(shè)前期資料及批復(fù)文件 

第一階段：可研階段 

第二階段：獲得省級/市級相關(guān)部門的批復(fù)文件

第三階段：獲得開工許可 

2.5.3、項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì) 

2.5.4、項(xiàng)目實(shí)施建設(shè) 

2.5.5、帶電前的必備條件 

2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹

2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述 

2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成 

2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能 

2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案

2.7.1、項(xiàng)目概述 

2.7.2、方案設(shè)計(jì) （附詳細(xì)方案設(shè)計(jì)）

（一）用戶負(fù)載信息

（二）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 

（三）效益計(jì)算：  

2.8 逆變器基本原理介紹

2.9 控制器基本原理介紹

（三）實(shí)驗(yàn)室智慧用電安全控制系統(tǒng)

智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護(hù)功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時(shí)，防止漏電保護(hù)器合閘，造成觸電危險(xiǎn)；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時(shí)，不能人為上電，只能通過遠(yuǎn)程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機(jī)APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨(dú)立運(yùn)行。

1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機(jī)交互界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報(bào)功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)備時(shí)間管理包含年月日時(shí)間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備，PC端進(jìn)行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時(shí)預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！

2、手機(jī)APP：用電狀態(tài)界面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負(fù)載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時(shí)間值等。后臺查看報(bào)警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中遠(yuǎn)程控制智能開關(guān)的通斷。

3、PC端軟件：每個(gè)設(shè)備狀態(tài)信息顯示，具有多個(gè)子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個(gè)人中心資料管理、用戶報(bào)警定位跟蹤與信息統(tǒng)計(jì)；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨(dú)控制每臺設(shè)備的開關(guān)！

4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設(shè)備管理、報(bào)修管理、用戶管理，設(shè)備管理：①、包含監(jiān)控管理：實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控每個(gè)教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運(yùn)行情況，分析設(shè)備使用率及運(yùn)行時(shí)間！②、包含設(shè)備節(jié)點(diǎn)：可顯示設(shè)備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。

5、報(bào)修管理：用戶可進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)修，反應(yīng)設(shè)備故障信息，編輯報(bào)修情況，后臺可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，及時(shí)跟進(jìn)，以有效解決用戶設(shè)備維護(hù)。

6、用戶管理：可連通手機(jī)號，對賬戶進(jìn)行一對一的安全加密，實(shí)名認(rèn)證，防止賬戶泄密、防盜，現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。

現(xiàn)場需對功能逐一演示，提供有效、權(quán)威的證明文件，佐證該產(chǎn)品的可靠、安全、先進(jìn)性。

提供實(shí)驗(yàn)室智慧用電安全控制系統(tǒng)的專利證明材料；

七、可開設(shè)實(shí)驗(yàn)及科研教學(xué)內(nèi)容

1)   風(fēng)力機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)

2)   低電壓穿越實(shí)驗(yàn)

3)   低電壓穿越算法研究

4)   直流母線電壓控制實(shí)驗(yàn)

5)   并網(wǎng)過程及連續(xù)實(shí)驗(yàn)

6)   亞同步速、超同步速運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)

7)   風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率因素調(diào)節(jié)

 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目表