离网型风力发电模拟实验系统

一、实验名称：离网型风力发电模拟实验系统

二、实验目的：在实验室模拟离网型风力发电系统的运行工况，掌握系统组成和运行机理。最终搭建出模拟实验平台，测量风力发电机空载和负载参数。通过实验了解离网型风力发电系统的基本原理和过程。

三、实验内容：

1、了解离网型风力发电系统：

如图1所示，风轮机在风的作用下旋转，带动风力发电机发电，经过控制器对蓄电池充电，当外界需要用电时，蓄电池通过控制器向外放电，对于直流负载，可直接加载伏在两端。对于交流负载，则经过逆变变为交流电加在负载两端。

图1 离网型风力发电系统示意图

2、发电机和电动机的选择：

发电机选为稀土永磁式风力发电机，型号：FD-500 发电机形式：三相永磁同步额定功率:500W 最大输出功率：800W 额定电压：28V 额定转速：400r/min

电动机的型号：WF2-100LI-4 额定电压：380V 额定频率：50Hz 额定功率：2.2KW当发电机为额定转速时，电动机可提供发电机所需要的功率，所以所选择的电动机和发电机符合实验的要求。

3、设计及焊接三相不可控整流电路:

设计电路如图2所示，选取6个MBR1045当做二极管使用，一个3300uf/50V 电容，一个470uf/50V电容，分别虑除高频和低频信号。左边接入三相交流发电机，右边介入负载。按照图示，合理布置元件在电路板上的位置，焊接电路图，注意二极管的正负极及电容的方向。焊接完成后，检验有无短路和短路。检查完毕后，等待后续应用。

图2 三相不可控整流电路

4、实验平台和联轴器的加工:

根据电动机和发电机的尺寸，量取底孔横向和纵向的距离，两电机轴的直径及到地面的距离、发电机轴的锥度、电动机轴的键槽深度和宽度及键的宽和高，

合理确定两电机之间的距离及联轴器大小形状。根据以上条件设计出平台和联轴器的具体尺寸，再到工程训练中心加工。本人在此过程中参与了一些尺寸的测量及把发电机送到了工程训练中心，并在平台和联轴器加工完成后和几个同学一起拿回了实验室。

5、实验平台的搭建:

将发电机固定在平台上，将电动机与变频器相连，调节变频器使电机旋转，用光电测速表测量电机转速，若与变频器控制的转速相当，则电动机正常，用联轴器与发电机相连，并固定在平台上。发电机输出三相电经整流电路与负载相连，电动机与变频器相连，通过变频器模拟风速的变化引起的转速的变化。

6、测量参数：

测量转速为150/min发电机输出的空载电压、经整流后的空载电压、负载电流及负载两端的电压。

四、实验结论：

1、三相不可控整流电路的完成：

经过我们组三个人的努力，合力完成了元器件的布置及焊接，并在后来的测量中证实整流电路是无误的。

2、平台及联轴器加工的完成：

经过测量设计，再到工程实践中心的加工，完成了平台和联轴器的加工。3、模拟实验平台搭建的完成：

经过电动机的测试，与发电的安装，在连接整流电路及负载，再通过变频器控制转速，将电动机的风扇与电源相连，保证散热。

4、参数测定的完成：

通过变频器控制，使电机的转速为150r/min，测量的各参数如表一、表二所示。

表一发电机两相间输出电压

1 2 3 平均值

输出电压（V）35 34.9 35 35

表二整流后的电压电流

整流后的空载电压（V）整流后负载两端电压(V) 负载时的电流（A）

27.8 25.9 0.11

五、实验体会：

通过对离网型风力发电系统的学习，了解永磁交流风力发电机的基本结构，对于整流电路有了基本的认识，对于平台和联轴器的设计及加工过程有了更加深入的理解，基本掌握了用变频器对电机进行调速，在此过中通过查阅相关的书籍及论文，对于国内外的风电的发展状况、电力电子在风力发电的应用有了更多的了解。除此之外，在学习中与同学分工及合作，建立良好的关系，充分享受解决问题的乐趣。

在这次课程中，令我记忆最深刻的是平台及联轴器加工出现的问题，导致了仿真试验平台无法搭建成功，大家白白去了一节课，最后不得不重新拿到工程训练中心进行加工，严重影响了课程的进度。以后做什么事一定要谨慎，不要嫌麻烦。