一、概述
风力发电整流逆变实训装置是专为新能源、自动化及电力电子相关专业教学设计的综合性实训平台。风力发电整流逆变实训装置完整呈现了从风能捕获到电能变换的全过程，通过模块化设计，深度模拟了“发、整、储、逆”的核心技术链条。

（参考图）

风力发电整流逆变实训装置主要由模拟风力发电单元、整流模块、逆变模块、储能单元、检测显示单元、负载模块及控制单元组成。前端采用变频调速系统驱动三相永磁同步发电机，配合PLC控制器模拟2-25m/s不同风速下的发电效果， 核心环节配置双PWM变流器， 完整展示AC-DC-AC变换过程及能量回馈技术；后端集成智能充电控制器与离网逆变器，可完成蓄电池充放电管理及逆变带载实训。
二、技术参数：
工作电源：AC220±5％ DC24V
供电电源：单相三线AC220±5％ 50HZ
功耗：≤1500W
2.1  风力发电单元
风力发电单元由控制单元、显示单元、触摸屏、西门子SMART S7-200 PLC、中间继电器组、接线排、断路器、网孔架等组成。
风力供电控制单元的偏航功能有手动和自动两个状态，可以进行手动或自动可变风向模拟、操作。
可变风量是由变频器控制轴流风机实现，手动操作变频器面板、使变频器的输出频率在0-50Hz之间变化或在触摸屏中设置变频器的给定频率控制变频器运行，并驱动模拟装置带动发电机工作完成机械能到电能的转换过程，实现可变风量输出。
各模块参数：
1）发电机：
? 额定功率：500W；
? 额定电压：24V；
? 发电机类型：三相交流永磁发电机；
? 调速方式：变频电机拖动；
? 工作温度：-40℃～80℃；
2）变频拖动电机：
? 额定电压：AC220V；
? 额定频率：50HZ；
? 额定功率：750W；
3）变频器：采用微处理器控制，使用具有现代先进技术水平的绝线栅双极型晶体管作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和功能的多样性。脉冲宽度调制的开关频率可选，降低了电动机运行的噪声。核心部件为CPU单元。根据设定的参数，经过运绷出控制正旋波信号，经过SPWM调制。放大输出三相交流电压驱动三相交流电动机运转。
? 功 率：0.75KW；
? 电 压：输入单相180-265V；
? 输 出：3×220V；
? 输入频率：50HZ；
? 输出频率：0-150HZ
? 波 动：±5%；
? 冷却方式：自然风冷；
? 其它功能：通用磁通矢量控制、1Hz时150%转矩输出、采用长寿命元器件；内置Modbus-RTU协议；内置制动晶体管、扩充PID；三角波功能；带安全停止功能。
4）风力控制器：
? 额定风机输入功率：500W；
? 最大风机输入功率：600W；
? 蓄电池额定电压：24V；
? 风机刹车电流：10A；
? 卸荷开始电压：32V；
? 完全卸荷电压：37.5V；
? 蓄电池过放保护电压：24V；
? 蓄电池过放恢复电压：24V；
? 输入过压保护电压：28.6V；
? 充电方式：PWM；
? 静态电流：≦30mA；
? 通讯方式：RS485；
? 保护功能：接反保护，欠压保护，过压保护，过充保护，过载保护，短路保护，反充保护等；
5）DC-DC MTTP控制模块
? 输入范围：DC6-80V
? MPPT调节范围：DC10-80V
? 额定功率：600W
? 输出范围：DC1.5-80V
? 输出功率：580W
6）直流仪表:
? 电压测量范围：DC0-100V；
? 电压测量精度：0.5级；
? 电流测量范围：0-50A；
? 电流测量精度：0.5级；
? 通讯方式：RS485；
7）PLC 主控模块
模块采用AC220V交流供电，板载输入为24V直流信号、输出为继电器触点类型，适配工业常规强电供电与通用负载控制场景。
I/O参数：集成数字量I/O共40点，包含24点数字量输入、16点继电器输出。支持14路脉冲捕捉输入、4路上升沿/4路下降沿中断，搭载4个高速计数器，单相最高200kHz、正交相位最高100kHz，同时支持3路100kHz脉冲输出，可满足简易运动控制、脉冲信号采集等实训与工控需求。
存储与运算性能：内置24KB程序存储器、16KB数据存储器、10KB保持性存储器，满足中小型控制程序存储需求。运算性能稳定，布尔指令运算速度0.15μs/指令，字移动指令1.2μs/指令，实数运算3.6μs/指令。配备256个定时器、256个计数器，支持128个子程序与128个中断程序。
扩展功能：扩展能力灵活，最大支持6个扩展模块、1个信号板扩展，可拓展模拟量、通信等功能模块。通信端口标配1路10/100M自适应以太网口、1路RS485串口，可外接信号板拓展RS232/RS485接口；以太网支持多设备连接，可实现编程、触摸屏通讯、设备组网等功能。
2.2  逆变与负载单元
逆变与负载系统主要由离网逆变模块、并网逆变模块、控制单元、负载单元、显示单元、接线排、断路器、网孔架等组成。
2.2.1 逆变电源控制单元
逆变电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端子等组成。
2.2.2 逆变输出显示单元
逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表组成。
交流仪表：
? 电压测量范围：AC0-300V；
? 电压测量精度：0.5级；
? 电流测量范围：0-5A；
? 电流测量精度：0.5级；
? 通讯方式：RS485；
2.2.3 逆变与负载系统主电路
逆变与负载系统主要由逆变器、白炽灯、LED灯和功率调节模块组成。
逆变器的输入由风力发电系统与蓄电池提供，逆变器输出单相220V、50Hz的交流电源。逆变电源输出的AC220V电源供白炽灯、LED灯使用。
白炽灯
? 工作电压：AC220V （实际AC85～265V）
? 额定功率：40W
? 可调范围：0-40W
LED
? 工作电压：AC220V （实际AC85～265V）
? 额定功率：5W
2.3 逆变器
逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置，逆变器的种类很多,各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变器由DC-DC升压PWM控制芯片单元、驱动+升压功率MOS管单元、升压变压器、SPWM芯片单元、高压驱动芯片单元、全桥逆变功率MOS管单元、LC滤波器组成。
2.3.1 离网逆变模块
? 额定输出容量：500VA；
? 额定输入电压：DC24V；
? 输入电压保护：DC34V；
? 输入电压恢复：DC33V；
? 输入欠压保护：DC21.6V；
? 输入欠压恢复：DC24V；
? 空载电流：≦0.5A；
? 额定输出电压：AC220V；
? 额定输出频率:50/60HZ±0.5Hz；
? 输出波形：纯正弦波；
? 波形畸变率：≦4%；
? 动态响应：5%；
? 功率因素：≧0.8；
? 过载能力：120%/1分钟,150%/10秒钟；
? 逆变效率：90%；
? 绝缘强度：1500VAC,1分钟；
? 设备保护：逆变器输入过压保护、蓄电池过放电保护、蓄电池反接保护、输出过载保护、输出短路保护、过热保护等；
? 工作温度：-25℃～60℃；
2.3.2 并网逆变模块
并网逆变模块具有DC－DC和DC－AC两级能量变换的结构。DC－DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC－AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。
功率搜索功能
在自动调整的过程中，会看到运行指示灯不停的闪烁，功率会由0作为起点，向最大功率点加大输出功率，重启最多为6次，然后进入功率锁定状态，锁定时ST灯长亮。在进行功率搜索程序时，所需的时间约为10分钟。
二级功率变压转换
1）并网形式：高频双向并网、单向并网功能、高频直接调制、AC半波合成；
2）双向并网方式：直接负载消耗，逆向传输AC电流；
3）单向并网方式：直接负载消耗，禁止逆向传输AC电流；
逆变模块参数：
? 输入光伏电压：DC10.5-80V
? 最大功率因数：0.99
? 输出功率：260W
? 输出电压范围：AC180-260V
? 输出频率范围：45-53Hz
? 总谐波失真：<5%
? 相位差：<1%
? 保护功能：具有孤岛、过载、过温等保护功能。
2.4 蓄电池
蓄电池组选用2节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数：
? 电池类型：铅酸免维护；
? 电池容量：12V55AH；
? 电池连接方式：串联；
三、主要设备配置清单

四、 可以完成的实验项目内容：
1、手动启停控制
2、待刹车手动启停控制
3、手动变频控制
4、待刹车的手动变频控制
5、自动控制
6、综合控制实验
7、刹车控制实验
8、变频器实验
9、充电控制实验
 1）接反保护试验
 2）控制器对蓄电池的过充保护实验
 3）控制器对蓄电池的过放保护实验
 4）防反充实验
10、单相离网逆变实验
11、发电功率测量实验