一、概述

CRG-WGE01風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)物一體化設(shè)計(jì)，真實(shí)的展現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電的系統(tǒng)構(gòu)成。利用輔助設(shè)備來實(shí)現(xiàn)風(fēng)源的模擬輸出，通過不同的負(fù)載較真實(shí)的反映風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；面向高等院校、職業(yè)技術(shù)學(xué)校大中專生、本科生、研究生深刻了解風(fēng)能的基本知識(shí)以及各種風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。通過該平臺(tái)可以對家用風(fēng)力機(jī)的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)、故障分析和故障診斷有所理解和分析。
二、CRG-WGE01風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置結(jié)構(gòu)示及原理：
1、風(fēng)源控制系統(tǒng)
2、模擬系統(tǒng)
3、風(fēng)能控制系統(tǒng)
4、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)
5、負(fù)載系統(tǒng)
6、儲(chǔ)能系統(tǒng)
7、控制系統(tǒng)
8、風(fēng)機(jī)
三、CRG-WGE01參數(shù)：
1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)：300W，葉輪直徑：1.65m，啟動(dòng)風(fēng)速：2.3m/s，切入風(fēng)速：3m/s，額定風(fēng)速：12m/s，三相交流電輸出，支架高度1.5m，總高度2.6m；
2、風(fēng)速風(fēng)向儀：風(fēng)速：0～45M/S，風(fēng)向：0～360°，精度±0.3M/S±3°，工作電源：AC220V，50HZ，DC12V可選。過風(fēng)速報(bào)警、欠風(fēng)速報(bào)警、液晶顯示風(fēng)速、配有與PC通訊的接口：RS-232；
3、可調(diào)速的鼓風(fēng)機(jī)：4670m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；
4、電氣操作柜：儀表顯示、控制按鈕（開關(guān)）、戶用型控制器、風(fēng)速儀、鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速。
四、CRG-WGE01實(shí)驗(yàn)類型：
實(shí)驗(yàn)一：限速機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)二：限速電控保護(hù)系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)三：風(fēng)、光互補(bǔ)最大功率點(diǎn)跟蹤控制實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)四：風(fēng)機(jī)過功率保護(hù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)五：風(fēng)機(jī)超速保護(hù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)六：不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電曲線實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)七：風(fēng)況檢測實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)八：獨(dú)立風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)九：綜合實(shí)驗(yàn)。
五、CRG-WGE01風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置各單元介紹：
⑴風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)--風(fēng)源控制系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的最佳功率控制是風(fēng)電系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容，根據(jù)在不同風(fēng)速條件下通過控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)在不同風(fēng)速下的最佳功率跟蹤。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以通過直流無刷電機(jī)控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)模擬風(fēng)速的變化。該裝置具有風(fēng)向檢測偏航系統(tǒng)，可以人為的模擬風(fēng)向的變化，來控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航角度。

二、系統(tǒng)功能：
風(fēng)能是一種無污染可再生的綠色能源,風(fēng)能的大規(guī)模開發(fā)和利用,將會(huì)有效減少化石能源的使用和溫室氣體的排放,成為解決全球性能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的重要手段。
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案:利用變頻器控制的異步風(fēng)機(jī)模擬風(fēng)力特性,驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行。便可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的模擬。在變風(fēng)速和變轉(zhuǎn)速兩種典型運(yùn)行條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,風(fēng)機(jī)可以準(zhǔn)確的對風(fēng)力機(jī)特性進(jìn)行模擬。該平臺(tái)可方便地用于實(shí)驗(yàn)室條件下的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究；

三、系統(tǒng)參數(shù)：
1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)：功率：300W， 葉輪直徑：1.65m， 啟動(dòng)風(fēng)速：2.3m/s，
切入風(fēng)速：3m/s， 額定風(fēng)速：12m/s， 三相交流電輸出，支架高度1.5m， 總高度2.6m；
2、風(fēng)速風(fēng)向儀：風(fēng)速：0～45M/S， 風(fēng)向：0～360°， 精度±0.3M/S ± 3°，
工作電源：AC 220V/50HZ，DC 12V可選 過風(fēng)速報(bào)警、欠風(fēng)速報(bào)警、液晶顯示風(fēng)速、配有與PC通訊的接口：RS-232；
3、可調(diào)速的鼓風(fēng)機(jī)：4670m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；
4、電氣操作柜：儀表顯示、控制按鈕（開關(guān)）、戶用型控制器、風(fēng)速儀、鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速。

四、實(shí)驗(yàn)類型：
1、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實(shí)驗(yàn)；
2、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
3、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)；
4、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)；
5、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)；
6、風(fēng)力發(fā)電電力電子實(shí)驗(yàn)。
 

⑵風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)--模擬系統(tǒng)

CRG-WGE01型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在實(shí)際教學(xué)和設(shè)備的使用過程中，由于太陽、風(fēng)等新能源系統(tǒng)的不穩(wěn)定性、短時(shí)性，造成了在人們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)常常不能夠及時(shí)的得到相應(yīng)的的結(jié)果和數(shù)據(jù)，因此在新能源實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用過程中，常常需要利用模擬系統(tǒng)來提供仿真的太陽、風(fēng)等新能源。提供給后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用。

二、系統(tǒng)功能：
1、模擬交流系統(tǒng)中三相風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出：AC 0-400V,3kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出。
2、模擬系統(tǒng)模擬直流系統(tǒng)中太陽能電池組件的輸出：DC 0-100V,1kW的太陽能電池組件的輸出。
3、系統(tǒng)單元具備了遠(yuǎn)程通訊單元，可以通過后臺(tái)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)。大大的提高了使用效率，對數(shù)據(jù)分析和裝置性能的判斷提供便捷。

三、系統(tǒng)參數(shù)：
1、三項(xiàng)同步調(diào)壓器：功率3kW；
2、可控硅控制模塊：220VAC等級；整流濾波，穩(wěn)壓；
3、可控硅：CTT60可控硅；最大導(dǎo)通電流60A；
4、功率電能顯示儀表：4670m3/h，1275Pa-2138Pa，2.2kW；
5、電氣操作柜：儀表顯示、控制按鈕（開關(guān)）、蓄電池、戶用型控制器、風(fēng)速儀、鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速。

四、實(shí)驗(yàn)類型：
1、太陽組件模擬輸出實(shí)驗(yàn)
2、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備模擬輸出實(shí)驗(yàn)

五、系統(tǒng)特點(diǎn)：
1、用雙路電源供電，可手動(dòng)、自動(dòng)切換。使用接觸器可帶負(fù)荷切換，保證了供電的可靠性。
2、交流電源采用大容量隔離變壓器，將系統(tǒng)電源與試驗(yàn)電源進(jìn)行隔離；
3、使試驗(yàn)電源免受電網(wǎng)暫態(tài)過程和其他諧波干擾。變壓器采用△ /Y0接線方式，大大削弱了三次諧波，保證了電源質(zhì)量；
4、直流電源可以連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)電壓，以適應(yīng)不同試驗(yàn)項(xiàng)目的需要；
5、輸出交流電源裝有漏電保護(hù)開關(guān)，確保試驗(yàn)人員的安全；
6、直流回路使用GM32M直流斷路器。

⑶風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)--風(fēng)能控制系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理是風(fēng)葉在風(fēng)力作用下旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)葉軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，發(fā)電機(jī)在風(fēng)葉軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電，整流器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，并通過集流轉(zhuǎn)向裝置和連接電纜將電能傳遞到控制器，控制器的主要作用是控制和顯示風(fēng)力發(fā)電機(jī)對蓄電池的充電狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到切入風(fēng)速、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能壓達(dá)到蓄電池的充電要求時(shí)，形成穩(wěn)定的電壓和電流輸出，進(jìn)而向蓄電池組充電；而當(dāng)風(fēng)力達(dá)到切出風(fēng)速、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓和電流超出蓄電池的充電要求或在蓄電池組已充滿時(shí)，斷開充電電流，形成卸荷，進(jìn)而保護(hù)蓄電池不會(huì)過充，同時(shí)卸荷后在風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部形成阻尼，進(jìn)而降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)：
1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行中系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，有防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)、飛車的保護(hù)功能；
2、具有蓄電池防反接保護(hù)，蓄電池防脫節(jié)保護(hù)，蓄電池?fù)p壞保護(hù)功能；
3、遇大風(fēng)充電電流過大時(shí)，控制器自動(dòng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)卸荷，小電流對蓄電池充電；
4、蓄電池充足后（當(dāng)蓄電池電壓充至額定電壓125%），控制器自動(dòng)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車，停止對蓄電池充電；
6、控制器具有手動(dòng)緊急剎車開關(guān)，用戶可根據(jù)情況使用。

三、系統(tǒng)參數(shù)：
1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器：0.3KW-12V
2、蓄電池：48V
3、工作方式：連續(xù)
4、功能：充電、控制
5、工作環(huán)境：溫度-10-40℃濕度≤80%
6、PWM卸荷電壓(v):>52V
7、風(fēng)力發(fā)電機(jī)剎車動(dòng)作電壓(v):30V±1
8、風(fēng)力發(fā)電機(jī)恢復(fù)充電動(dòng)作電壓(v)：26V±1
9、電瓶虧電(V)：44V±1
10、充電保險(xiǎn)(A)：125A

四、實(shí)驗(yàn)類型：
1、限速機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)
2、限速電控保護(hù)系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)
3、風(fēng)、光互補(bǔ)最大功率點(diǎn)跟蹤控制實(shí)驗(yàn)
4、風(fēng)機(jī)過功率保護(hù)實(shí)驗(yàn)
5、風(fēng)機(jī)超速保護(hù)實(shí)驗(yàn)
6、不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電曲線實(shí)驗(yàn)
7、風(fēng)況檢測實(shí)驗(yàn)
8、獨(dú)立風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

⑷風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)--離網(wǎng)逆變系統(tǒng)

逆變器也稱逆變電源，是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)的開通和關(guān)斷作用，把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能的一種變換裝置，是整流變換的逆過程，是太陽能、風(fēng)力發(fā)電中的重要部件。
逆變器系統(tǒng)是采用單片機(jī)控制正弦波輸出的逆變電源，它以48V直流電源作為輸入，輸出220V、50Hz、的正弦波交流電，以滿足高校教學(xué)演示和電子實(shí)驗(yàn)測試的需求。該電源采用推挽升壓和全橋逆變兩級變換，前后級之間隔離，采用單片機(jī)數(shù)字化SPWM控制方式，采樣直流母線電壓做電壓前饋控制，同時(shí)采樣電流做反饋控制；在保護(hù)上，具有輸入過、欠壓保護(hù)，輸出過載、短路保護(hù)，過熱保護(hù)等多重保護(hù)功能電路，增強(qiáng)了該電源的可靠性和安全性

二、系統(tǒng)功能：
將太陽電池組件產(chǎn)生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為負(fù)載需要的低壓交流電。具有輸入過、欠壓保護(hù)，輸出過載、短路保護(hù)，過熱保護(hù)等多重保護(hù)功能電路，增強(qiáng)了該電源的可靠性和安全性。

三、系統(tǒng)參數(shù)：
1、額定輸入電壓46.5-50.5V；
2、額定輸出電壓220V±10%、50Hz±1Hz、/三相220V±10%、50Hz±1Hz；
3、額定功率：1KVA；
5、逆變效率：≥80%；
6、電壓調(diào)整率：線性負(fù)載≤3%，非線性負(fù)載≤5%；

四、系統(tǒng)單元主要測試點(diǎn)：
1、開關(guān)管柵極漏極波形；
2、蓄電池欠電壓測量；
3、蓄電池保護(hù)點(diǎn)測量；
4、升壓變壓器次級整流電壓；
5、單片機(jī)工作電壓的測量；
6、單片機(jī)SPWM驅(qū)動(dòng)腳波形測量；
7、全橋驅(qū)動(dòng)器輸出波形測量；
8、母線電壓輸出波形（有效值、峰值）測量；
9、母線電壓輸出頻率測量；
10、母線前饋電壓電流采集測量。

五、主要實(shí)驗(yàn)：
1、逆變原理實(shí)驗(yàn)（結(jié)合試驗(yàn)箱上電路原理圖、測試點(diǎn)、顯示儀表和原理）；
2、逆變過載保護(hù)實(shí)驗(yàn)（結(jié)合試驗(yàn)箱上電路原理圖、測試點(diǎn)、顯示儀表和原理）；
3、逆變器與市電互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)（結(jié)合試驗(yàn)箱上電路原理圖、測試點(diǎn)、顯示儀表和原理）；
4、逆變器欠過壓等保護(hù)實(shí)驗(yàn)（結(jié)合試驗(yàn)箱上電路原理圖、測試點(diǎn)、顯示儀表和原理）。

⑸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)--負(fù)載系統(tǒng)

作為整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一部分，主要是完成發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載測試用。主回路由阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載三部分組成。三部分組合后，功率因數(shù)可調(diào)整，裝機(jī)總?cè)萘?50VA

二、系統(tǒng)參數(shù)：
1、適用環(huán)境溫度范圍：-10～+40℃
2、接入負(fù)載電壓：三相AC380V/50Hz（線電壓380V，相電壓220V）
3、接線方式：三相四線制
4、電壓精度為±0.5％，電壓分辨率為0.1V
5、頻率測量范圍為40-60Hz
6、電流測量范圍為0-50A
7、冷卻方式：強(qiáng)制風(fēng)冷
8、負(fù)載柜本身帶有控制面板，并帶有RS232接口，負(fù)載和計(jì)算機(jī)連接，并通過相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)負(fù)載中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳到PC機(jī)中進(jìn)行處理。
9、PC機(jī)控制軟件可顯示本次測試中的最大功率值。
10、工作電源: AC 220V/50Hz。

⑹風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)--儲(chǔ)能系統(tǒng)

蓄電池的作用是保證在太陽光照連續(xù)低于平均值的情況下負(fù)載仍可以正常工作。新能源系統(tǒng)中使用的蓄電池有鎳氫、鎳鎘電池和鉛酸蓄電池，但是在較大的系統(tǒng)中考慮到技術(shù)成熟性和成本等因素，通常使用鉛酸蓄電池。
蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)是針對鉛酸蓄電池系統(tǒng)使用的12V閥控鉛酸蓄電池而開發(fā)的專用監(jiān)測管理系統(tǒng)，

二、系統(tǒng)功能：
1、單電池電壓、內(nèi)阻監(jiān)測；
2、電池組電壓、充放電電流監(jiān)測；
3、電池組工作環(huán)境溫度監(jiān)測；
4、在線估算容量；
5、電池組過充、過放、浮充電壓高、浮充電壓低和充放電電流過大告警；
6、單電池浮充電壓高、浮充電壓低和單電池過放告警；
7、環(huán)境溫度過高、過低告警；
8、系統(tǒng)本身運(yùn)行故障告警；
9、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)告警事件存儲(chǔ)；
10、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)告警查詢；
11、歷史事件、歷史數(shù)據(jù)查詢；
12、放電曲線分析。

三、系統(tǒng)參數(shù)：

1、單電池電壓、內(nèi)阻監(jiān)測
2、電池組電壓、充放電電流監(jiān)測
3、電池組工作環(huán)境溫度監(jiān)測
4、在線估算容量

⑺風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)--控制系統(tǒng)

為用戶提供一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)光互補(bǔ)科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)的在線系統(tǒng)，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與處理、系統(tǒng)功能分析、系統(tǒng)事故追憶、各種文檔備份、用戶級別選擇、遠(yuǎn)程特定功能控制實(shí)現(xiàn)、在線幫助等功能強(qiáng)大、界面友好、人機(jī)對話簡單的管理軟件。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與處理采用召喚應(yīng)答式規(guī)約，在線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。
事故追憶包括離線事故和在線事故．為不能長時(shí)間開啟電腦的客戶提供更多便利。
具備詳細(xì)的事故記錄（精確到秒，以時(shí)間段顯示，同時(shí)記錄系統(tǒng)所有運(yùn)行參數(shù)備查）,多種查詢方式（按站點(diǎn)，按時(shí)間，按日期及起組合方式）報(bào)表生成和打印。
具備報(bào)警參數(shù)設(shè)定，告警參數(shù)顯示與保持，提供聲音（內(nèi)容可以自行選擇，滿足個(gè)性需求，同時(shí)提供pc機(jī)內(nèi)部蜂鳴器報(bào)警，為用戶節(jié)約電能。），光等報(bào)警。
對用戶：提供權(quán)限管理、密碼登錄、無誤操作設(shè)計(jì)，免費(fèi)在線升級電源知識(shí)數(shù)據(jù)庫，新電源用戶學(xué)習(xí)影像資料．
對電源設(shè)備：實(shí)時(shí)控制，參數(shù)全面具體，防誤操作處理等等。

二、系統(tǒng)功能：
1、環(huán)境檢測：顯示風(fēng)速、風(fēng)向（地理角度）、溫度等；
2、太陽能觀測：
太陽能：顯示充電電壓、充電電流、功率、運(yùn)行狀態(tài)；
蓄電池：顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運(yùn)行狀態(tài)；
負(fù)載：顯示負(fù)載電壓、負(fù)載電流、負(fù)載功率、負(fù)載狀態(tài)；
電能計(jì)量：顯示月發(fā)電量、月用電量、日發(fā)電量、日用電量；
其他：顯示當(dāng)前溫度、溫度補(bǔ)償系數(shù)等；各種參數(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)。
3、風(fēng)機(jī)觀測:
風(fēng)機(jī):顯示充電電壓、充電電流、功率、運(yùn)行狀態(tài)；
蓄電池:顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運(yùn)行狀態(tài)；
負(fù)載:顯示負(fù)載電壓、負(fù)載電流、負(fù)載功率、負(fù)載狀態(tài);
電能:顯示計(jì)量月發(fā)電量、月用電量、日發(fā)電量、日用電量；
其他:顯示當(dāng)前溫度、溫度補(bǔ)償系數(shù)等；各種參數(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)；假負(fù)載投入比例。
4、 并網(wǎng):
實(shí)時(shí)參數(shù):顯示電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)電流、風(fēng)機(jī)電壓、風(fēng)機(jī)電流、直流電壓、直流電流、電 網(wǎng)電量、頻率、電網(wǎng)功率、太陽能功率、環(huán)境溫度、散熱器溫度；多站觀 測；
故障代碼:顯示直流欠壓、直流過壓、直流過流、交流過壓、交流欠壓、交流過流、 頻率異常、孤島效應(yīng)、溫度異常、微機(jī)異常、接地異常、模塊異常;控制:并/脫網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；MPPT模式選擇等。