双馈风力发电机实验装置,燃料电池教学实验台

一、双馈风力发电机模拟系统实验装置介绍:

双馈风力发电机模拟系统主要用于教学实训，系统采用异步变频拖动单元，宽范围模拟风力发电机运行转速，用户可根据需要调节拖动单元转速来达到模拟风速变化引起的发电机转速变化。可模拟实际风力发电机运行的工艺特点和控制要求。通过开放式主控系统，可通过对控制系统和模拟系统的PLC编程，实现对不同类型风机的模拟以及控制仿真，实现变速恒频风力机组发电状态的模拟，包括转速、转矩、发电量及有功、无功调节。达到变速恒频风力机组的并网发电等过程各参数的实验研究。

二、双馈风力发电机模拟系统实验装置特点：

1）先进性，满足目前主流的1.5～3兆瓦级变速恒频风机控制系统的要求；

2）开放性，PLC可自主编程，满足学生学习的要求；

3）适应性，可满足不同功率、不同类型的风机测试和模拟。

4）高可靠性：保护及通讯不受电磁干扰；风电主控制器背板背面全部接地，有效抵抗脉冲群干扰；具备良好的电磁兼容性，现场与系统、通道与通道间采用隔离措施。

5）开放性强：支持多种现场总线协议，如Modbus、Profibus-DP等，同时提供多种接口方式选择，满足风力发电机上通讯设备的需求。

6）环境适应性：宽温型设计，存储温度-40℃～70℃，运行温度-25℃～60℃；具有三防工艺，防盐雾、防湿热、防霉菌。

7）具有冗余和自诊断功能：有自诊断功能，DO模块具有回读功能，进行数据比较自检；具有掉电检测和超量程及超限报警功能；支持电源冗余、CPU冗余、通讯冗余，满足高可靠性要求。

8）安全链：过压、超速、超压、电网故障等故障保护系统，避免系统失控。

三、双馈风力发电机模拟系统实验装置主要功能：

1）学习主控系统的配置、特点和工艺要求；

2）学习主控软件编写和调试；

3）模拟不同风机的运行特点；

4）调试风机核心控制算法；

5）测试完整的主控系统，实现主控系统电气、软件等测试

四、双馈风力发电机模拟系统实验装置主要配置：

实验系统分为拖动单元、控制单元、发电单元、测量单元。

（1）拖动单元：模拟系统因风速变化而引起的转速变化

（2）控制单元：分析系统状态，控制系统运行，实现数据模拟

（3）并网发电单元：双馈发电机与并网变流器实现风机并网过程。

（4）测量单元：系统各信号采集传输到主控系统中。

双馈风力发电机整机模拟系统包括实验台柜、PLC、驱动变频器、双PWM变流器、负载测试柜，按钮、指示灯、测控仪表、监控系统等。风力发电机内部模拟控制信号可通过PLC编程控制，也可在现有硬件基础上自行开发控制软件，实现对各种自然风的模拟，完成对风力发电机控制算法的研究。

五、双馈风力发电机模拟系统实验装置配置：

六、双馈风力发电机模拟系统实验装置实验内容

（1）风力发电机接线形式实训；

（2）空载运转实训；

（3）并网过程实训；

（4）并网连续运行实训；

（5）风速模拟实验；

（6）转距模拟实验；

（7）发电功率模拟实验；

（8）其它相关发电性能及测量实验；

（9）脱网保护模拟实训；

（10）控制策略模拟实验；

（11）主控系统的配置、特点和工艺要求实训；

（12）主控软件编写和调试实训；

（13）研究和调试风机核心控制算法实验；

（14）自主编程应用实训；

一、SHYL-XY133 燃料电池教学实验台介绍：

燃料电池发电系统控制单元是整个实验装置的核心部分，通过控制燃料电池堆的温度、氢气压力、空气风量和尾气排放，实现燃料电池发电系统的热管理和水管理。针对不同负载，可研究恒电流、恒电压、恒功率、恒电 阻等多种方式下的电堆特性，绘制相应的特性曲线。

通过调整和优化控制变量，确定最优操作条件，获得最佳的系统输出性能。针对不同类型电堆，通过比较电堆特性曲线，评价电堆性能。

实验台外观尺寸：160cm*75cm*150cm

二、SHYL-XY133 燃料电池教学实验台特点：

1、实现燃料电池系统的电压、电流、功率、氢气流量、氢气压力、电堆温度、风扇电压、环境温度的检测与显示。

2、实现电堆温度和尾气排放控制。

3、制定燃料电池性能测试规则，建立电堆性能评价模型。

4、设计制作全检测型燃料电池性能分析实验系统平台。

5电堆功率100W，仪表由系统独立12V供电，系统耗氢1.5L/min，Labview显示界面编程。

6、线性负载60W、可选电子负载300W、阻性负载（LED阵列）50W。

三、SHYL-XY133 燃料电池教学实验台热管理和水管理：

针对风冷型燃料电池堆，通过调节风扇电压，改变风扇转速，控制电堆温度；针对水冷型燃料电池堆，通过调节循环水泵电压，改变冷却水流量，控制电堆温度，实现电堆的热管理。设定电磁阀开闭周期和占空比，调节尾气排放量，控制电堆内部湿度，实现电堆水管理。

四、SHYL-XY133 燃料电池教学实验台特性研究

应用所提供的线形负载（变阻器）和灯泡负载，通过观察显示仪表，初步了解电堆的电流、电压和功率特性。利用所提供的电子负载，进行恒电流、恒电压、恒功率和恒电阻实验，绘制不同负载变化下的V－I和P－I曲线，研究电堆的输出特性。燃料电池堆V－I曲线绘制，空冷型燃料电池堆V－I曲线。

五、SHYL-XY133 燃料电池教学实验台性能评价

对于不同类型的燃料电池堆，在确定最优操作条件基础上，比较最佳性能输出曲线，划分功率输出段，分析计算极化压降、欧姆压降和浓差压降的形状、斜率和变化幅值，确定各功率段性能曲线的陡降点。检测各曲线陡降点V-I值，利用所建立的电堆性能评价模型，评价电堆各功率段性能。电堆最佳性能曲线比较结果和性能评价模型。

六、SHYL-XY133 燃料电池教学实验台性能优化

调节精密减压阀，控制氢气进气压力；调节风扇电压或冷却水流量，控制电堆温度；调节尾气排放量。控制电堆湿度。通过比较不同功率变化下的V－I曲线，确定最优操作条件，获得相同系列电堆的最佳系统输出性能曲线

七、SHYL-XY133 燃料电池教学实验台主要实验项目：

1、线形负载和灯泡负载电堆性能实验

2、恒值负载电堆性能实验

3、不同温度电堆性能曲线实验

4、不同压力电堆性能曲线实验

5、不同尾气排放量电堆性能曲线实验

6、最佳电堆性能曲线实验

7、不同类型电堆性能评价实验

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