一种20Kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置的制作方法

本实用新型涉及一种教学装置，特别涉及一种20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置。

背景技术：

当前，风电技术已广泛应用于新能源发电领域，一些高校也开设了新能源装备技术、风电系统运行与维护等专业来培养相关的专业人才。然而在实际的专业教学或培训中，由于风力发电机调速系统结构复杂、原理抽象，不容易理解。如风力发电机以及调速系统所需软硬件，需要向学生进行展示讲解，现有情况中教学时，一般均是直接用仿真模型或是拍摄的小视频来进行讲解。但是学习过程中，学生不能目睹实物或实际操作，从而需要一种装置，方便在教学时进行实际示范与供学生操作。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、形象生动的20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，包括操作台、变频控制柜、发电机控制柜，所述操作台与变频控制柜、发电机控制柜、led显示屏相连，变频控制柜与操作台、变频器相连，变频器与变频电机相连，变频电机与直驱风力发电机相连，所述发电机控制柜与操作台、直驱风力发电机、风力发电机ⅰ相连，风力发电机ⅰ与鼓风机单元相连。

上述20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，所述鼓风机单元包括鼓风机、定向风道、风力调节变频器、可移动支架，所述鼓风机安装在可移动支架上，风力调节变频器与鼓风机相连，鼓风机通过定向风道连接风力发电机ⅰ。

上述20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，还包括上位机，上位机与变频控制柜、发电机控制柜相连。

上述20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，所述变频柜上设有用于控制变频电机控制方式的转换开关。

上述20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，所述变频控制柜采用pc机ⅰ。

上述20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，所述发电机控制柜采用pc机ⅱ。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型对风电专业中的风力发电机结构原理、风机变频调速、变浆/偏航控制原理、风电系统监控等课程都能实现实际的实验与原理相结合的教学,对风电专业人才的培养能够起到很好效果。

2、人工推动移动支架可实现360度移动的风资源，从而模拟鼓风机给定风速；结合发电机控制柜实现对小型风力发电机的控制。对风力发电中的变浆、偏航原理教学能够起到很好的示范。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，包括操作台、变频控制柜、发电机控制柜、上位机，所述操作台与变频控制柜、发电机控制柜、led显示屏相连，操作台与变频控制柜、发电机控制柜之间的信号可以交互，在变频控制柜与发电机控制柜中采集的信号与操作台上上位机的操控界面与控制结果输出给led显示屏，变频控制柜与操作台、变频器相连，变频器与变频电机相连，变频电机与直驱风力发电机相连，所述发电机控制柜与操作台、直驱风力发电机、风力发电机ⅰ相连，风力发电机ⅰ与鼓风机单元相连。

所述鼓风机单元包括鼓风机、定向风道、风力调节变频器、可移动支架，所述鼓风机安装在可移动支架上，风力调节变频器与鼓风机相连，鼓风机通过定向风道连接风力发电机ⅰ。人工推动移动支架可实现360度移动的风资源模拟鼓风机给定风速。

所述变频柜上设有用于控制变频电机控制方式的转换开关。具体教学时，可以现场直观感受直驱风力发电机及整个教学装置，调速时，有两种控制方式可供教学选择：（1）手动控制方式：通过变频控制柜上的转换开关来改变控制方式。当打到手动模式时，可通过旋转变频控制柜上的电位器来改变给定输入调节变频电机的转速。此时远程控制模式无效。（2）远程控制方式：通过变频控制柜上的转换开关来改变控制方式。当打到远程模式时，可通过设置操作台上led显示屏上的电机频率来调节电机的转速。此时手动控制模式无效。这可以帮助学生理解现有控制中的手动与自动控制方式的原理与区别。

在远程自动控制模式下，pc机ⅰ通过modbus总线与变频控制柜实时通信，实现对模拟风力变频电机的远程控制，通过方便的用户操作界面输入给定参数、修改控制参数实现对直驱风力发电机的控制。pc机ⅱ用于20kw风力机组与风力发电机ⅰ的监控，所有监控信息可以传输给操作台上，操作台上的上位机界面与采集的信息可以传输给led显示屏。在整个风力调速系统过程中，对于风场实际的风机调速过程都能够予以实际还原，教学会起到事半功倍的效果。整个系统电源配电与控制功能、与上位机的通信功能、按给定曲线实现对变频电机的运行控制、变频控制柜手动和远程自动控制功能、实现监视与紧急停机功能与电源指示功能（指针仪表）、电压（转换开关）/电流（三相）在本实用新型中的装置中都能体现出来，方便教学使用。操作台具有对模拟风力机的监测以及故障紧急停机等功能，如学生造作失误，会起到对整套装置的保护。

移动支架可实现360度移动的风资源，从而模拟鼓风机给定风速；结合发电机控制柜实现对风力发电机ⅰ的控制。对风力发电中的变浆、偏航原理教学能够起到很好的示范。

对于整套教学装置，对风电专业中的风力发电机结构原理，风机变频调速，变浆、偏航控制原理、风电系统监控等课程都能实现实际的实验与原理相结合的教学。对风电专业人才的培养能够起到很好效果。

技术特征：

1.一种20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，其特征在于：包括操作台、变频控制柜、发电机控制柜，所述操作台与变频控制柜、发电机控制柜、led显示屏相连，变频控制柜与操作台、变频器相连，变频器与变频电机相连，变频电机与直驱风力发电机相连，所述发电机控制柜与操作台、直驱风力发电机、风力发电机ⅰ相连，风力发电机ⅰ与鼓风机单元相连。

2.根据权利要求1所述的20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，其特征在于：所述鼓风机单元包括鼓风机、定向风道、风力调节变频器、可移动支架，所述鼓风机安装在可移动支架上，风力调节变频器与鼓风机相连，鼓风机通过定向风道连接风力发电机ⅰ。

3.根据权利要求1所述的20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，其特征在于：操作台上包含pc机ⅰ，pc机ⅱ与上位机软件，pc机ⅰ，pc机ⅱ分别与变频控制柜、发电机控制柜相连。

4.根据权利要求1所述的20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，其特征在于：所述变频控制柜上设有用于控制变频电机控制方式的转换开关。

5.根据权利要求1所述的20kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，其特征在于：所述操作台与变频控制柜、发电机控制柜与上位机上采集与控制输出的信息可以输出到led显示屏。

技术总结
本实用新型公开了一种20Kw直驱风力发电机变频调速系统教学装置，包括操作台、变频控制柜、发电机控制柜，所述操作台与变频控制柜、发电机控制柜、LED显示屏相连，变频控制柜与操作台、变频器相连，变频器与变频电机相连，变频电机与直驱风力发电机相连，所述发电机控制柜与操作台、直驱风力发电机、风力发电机Ⅰ相连，风力发电机Ⅰ与鼓风机单元相连。本实用新型对风电专业中的风力发电机结构原理、风机变频调速、变浆/偏航控制原理、风电系统监控等课程都能实现实际的实验与原理相结合的教学,对风电专业人才的培养能够起到很好效果。

技术研发人员：李谟发;张碧;陈文明;罗小丽;覃事刚
受保护的技术使用者：湖南电气职业技术学院
技术研发日：2020.01.15
技术公布日：2020.09.15