一、系統(tǒng)概述
風力發(fā)電實驗系統(tǒng)為小型水平軸永磁同步風力發(fā)電實驗系統(tǒng)，采用模塊化結構設計，電氣測試點均采用安全的實驗插孔與實驗導線連接。 模擬風源采用變頻器實時控制大功率調速電動機，通過軸流風洞模擬自然風； 風力發(fā)電機在模擬風源的吹動下向外輸送電能；多路儀表可實時顯示系統(tǒng)發(fā)用電信息，集成通訊接口，可將數據遠程傳遞給上位機，進行遠程綜合監(jiān)測，并可進行數據報表存儲、查詢；平臺內集成了風機控制器、蓄電池、離網逆變器以及交直流負載，可以組成離網型風力發(fā)電系統(tǒng)。 
二、主要參數
2.1、系統(tǒng)輔助電源
Ø 電源1：輸入：AC220V、輸出：DC24V/2.5A
Ø 電源2：輸入：AC220V、輸出：DC12V/2.0A
Ø 電源3：輸入：AC220V、輸出：DC5V/2.0A
2.2 模擬風源
采用變頻軸流通風機，額定電壓380V、額定頻率50HZ、額定功率2.2KW、額定轉速1420rpm；電機采用2.2KW變頻器驅動；風速可調（0-13m/s）、風速控制精度：0.1m/s、風向控制精度：0.1°
Ø 風量：32073 m^з/h
Ø 風壓：288Pa
Ø 轉速：1440 r/min
Ø 功率：2.2kW     
Ø 可調風速：0～13級連續(xù)可調
2.3 風力發(fā)電機
Ø 額定功率：300(W)
Ø 額定電壓：12(V)
Ø 額定電流：33.3
Ø 風輪直徑：1.24(m)
Ø 啟動風速：2.5(m/s)
Ø 額定風速：9.6(m/s)
Ø 安全風速：35(m/s)
Ø 工作形式：永磁同步發(fā)電機
Ø 風葉旋轉方向：順時針
Ø 風葉數量：3（片）    
Ø 風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料
Ø 電機材料：鋁合金
2.4、測風系統(tǒng)
Ø 測量范圍： 風速：0～60m/s    風向：0～360°
Ø 精    度： ±0.1m/s  ± 3°  
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)可設置
Ø 內部存儲：  4M bit
Ø 通訊接口：  RS-232/485/USB通訊
Ø 環(huán)境溫度：   -40℃～50℃   
Ø 轉速傳感器：0～5000 風力發(fā)電機轉速檢測顯示（室內）
2.5、風力發(fā)電控制系統(tǒng)：
Ø 工作電壓：12VDC
Ø 充電功率Pmax ：600W 
Ø 光伏功率Pmax ：150W
Ø 風機功率Pmax ：450W
Ø 充電方式：PWM脈寬調制
Ø 充電最大電流 35A
Ø 過放保護電壓 11V  
Ø 過放恢復電壓 12.6V
Ø 輸出保護電壓 16V   
Ø 卸載開始電壓（出廠值）15.5V
Ø 卸載開始電流（出廠值） 15A
Ø 控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、夜間防反充電保護、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、光控開關功能；
Ø 負載為100W以下的12V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關，定時開、定時關，）。
Ø 使用32位高速單片機，實現(xiàn)智能控制，自動識別12/24V系統(tǒng)。 采用串聯(lián)式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式有利于提高蓄電池壽命。
Ø 多種保護功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護、太陽能電池組件短路保護，具有自動恢的輸出過流保護功能，輸出短路保護功能。
Ø 具有豐富的工作模式，如光控，光控＋定時，通用控制等模式。
2.6、離網逆變器
Ø 直流輸入電壓：9.7～16VDC 電壓可選
Ø 額定蔬出功率：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：>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
具有輸出短路、過溫、過載、欠壓保護及保護具有自動恢復功能，采用風機冷卻方式，輸入輸出完全隔離設計，能快速并行啟動電容、電感負載，三色指示燈顯示，輸入電壓,輸出電壓，負載水準和故障情形，負載控制風扇冷卻，過壓/欠壓/短路/過載/超溫保護
2.7、監(jiān)控系統(tǒng)（工業(yè)觸摸屏）
Ø 尺寸(英寸) 7
Ø 液晶屏：TFT液晶顯示，LED背光
Ø 顯示顏色：真彩，65535色
Ø 分辨率：800×480
Ø 液晶屏亮度：200cd/㎡
Ø 觸摸屏：電阻式
Ø 供電電源：24VDC
Ø 額定功率：5W
Ø CPU主板：ARM CPU，400MHz
Ø 內存：64M
Ø 存儲設備：128M FLASH
Ø 組態(tài)軟件：MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運行版）
    環(huán)境條件 　
Ø 工作溫度：0℃~45℃
Ø 工作濕度：5%~90%
Ø 儲存溫度：-10℃~60℃
Ø 振動頻率：10-57Hz 57-150Hz
Ø 振動加速度：0.075mm 9.8 m/s2
Ø 振動掃頻速率：Oct/min ≤1
    外部接口：　
Ø 串口：1×RS232、1×RS485   USB ：1主1從
2.8、儀表顯示單元
Ø 三相交流電壓表：AC0-100V
Ø 三相交流電流表：AC0-5A
Ø 直流電壓表：DC0-100V
Ø 直流電流表：DC0-5A
Ø 交流電壓表：AC0-300V
Ø 交流電流表：AC0-5A
Ø 隔離RS485信號輸出、標準Modbus協(xié)議
2.9、仿真規(guī)劃軟件
    基于Unity3D軟件，使用C#語言進行開發(fā)，采用My Sql作為后臺數據庫，通過FTP協(xié)議與數據庫進行通信。軟件使用者通過使用光伏、風力、地熱、生物質4種能源設計多能互補方案，完成區(qū)域能源的供能結構改造方案設計，并結合區(qū)域的氣候數據，模擬區(qū)域內實時能耗與供能數據，從而優(yōu)化出合理的能源結構。
² 用戶管理功能：
注冊：支持學生或教師按照學校名稱和手機號碼注冊用戶
登錄：支持學生或教師根據手機號碼或用戶名登錄系統(tǒng)。
找回密碼：支持學生或教師根據手機號碼找回密碼
權限管理：支持主用戶添加或刪除子用戶
用戶信息管理：支持用戶信息查看，包括用戶名、學校、真實姓名、學號、上級用戶等
異地登錄：同一個賬號24小時內只能在同一臺電腦上登錄，無法在其他電腦上登錄。
² 氣象數據庫
支持查看全國超過32個城市的模擬地圖氣候數據。支持查看2013-2016年的精確到天的模擬地圖氣候數據，可自由設置日期進行查看。每個城市的氣候數據均可查看：平均氣溫、最高最低氣溫、濕度、降水量、輻照量、氣壓、風速、土地濕度攝氏度等。
² 3D地圖功能
支持教師通過3D地圖上的模擬能耗布置相應學習任務，同時可以修改多種參數以最大化的適應不同實際情況，最后可以根據學生完成情況進行相應的評分。
支持學生通過設置3D地圖上的各種能源搭配的方案來解答教師給出的學習任務，并給出相應的數據報表
根據項目及學習任務需要規(guī)劃設計的區(qū)域面積大小，選擇對應面積以及地形相似度高的區(qū)域，并定期更新可用的區(qū)域3d地圖、加載在3D地圖上的是真實的地形地貌，包含設計成虛擬的地形地貌、3D地圖模型、山川、河流與樹木；
支持修改光伏發(fā)電的相關評分參數：整機效率、最佳傾角、除組件和逆變器以外的其他成本參數等。
支持修改風力發(fā)電的相關評分參數：整機效率、風力波動（自定義風速的每小時波動數據以體現(xiàn)出風力發(fā)電機組隨著每小時風速數據的變化，發(fā)電量在1天24小時內隨機波動的特點；）
支持修改地熱能的相關評分參數：換熱能力、熱協(xié)調參數、成本單價
支持修改生物質能的相關評分參數：生物質年供應、整機效率、生物質殘余物平均能源折算系數、生物質平均谷草比系數、生物質殘余物能源利用可獲得系數、建設成本、燃料成本、運維成本等。同時可自動根據公司計算得出每年最大可建設的電站功率作為評分準則。
（最大生物質電站功率=年供應量*1000*平均能源折算系數*谷草比系數*殘余物能源利用可獲得系數/ 3600/365/24）
設計區(qū)域內的5種用能建筑模型（底層住宅、交通樞紐、酒店、小高層、寫字樓），通過設置每個建筑模型的最大功率、制冷制熱能耗占比、每小時實際用電系數、日能耗時長，可以獲得區(qū)域內建筑每小時、每天、全年的耗電情況以及制冷制熱能耗需求；
可選擇全國任意地區(qū)（精確城市）、任意氣候時段作為區(qū)域能源模擬的目標區(qū)域，通過對比數據庫可以得出當地經緯度、光伏組件全年最高、最低工作溫度，并可以自動計算最大、最小電壓、最大開路電壓、最大直流電流等數據，可以自行比較同一模型不同規(guī)劃方案的優(yōu)劣，通過比較傾角偏差、組件逆變器功率比、間距誤差、逆變器數量、生物質電站容量、淺層地熱容量、風力電站布局、外部電力輸入、外部電力波動、建設總成本等，可以對同一模型下的方案進行自動評分
命名：教師可以自行命名模型的名字
刪除：教師可以對模型進行刪除操作
2.10、儲能電池：鉛酸電池12V/17AH
2.11、負載單元
（1）DC12V直流負載五組。（感性負載3組，阻性負載2組）
   1）感性負載有：12V直流風扇、12V直流電機、12V蜂鳴器
   2）阻性負載有：12V交通燈、3W 高亮度LED燈
（2）AC220V交流負載四組。（感性負載1組，阻性負載2組）
   1）感性負載有：220V直流風扇
   2）阻性負載：220V交通燈.220V 3W高亮度LED燈
（3）可調穩(wěn)壓電源（0-12V，0-2A）。
（4）可調電阻箱技術參數如下：
   1）阻值范圍：0-2000歐連續(xù)可調,功率100W
   2）誤差范圍：±1%
 
三、可完成實驗項目
3.1）小型風力發(fā)電機結構與原理
3.2）小型風力發(fā)電機輸出特性
3.3）風力發(fā)電系統(tǒng)的組成
3.4）蓄電池的充放電特性
3.5）風機控制器的原理與功能
3.6）離網逆變器的原理與功能