一、概述
本實訓平臺參照兆瓦級風機控制系統設計，具有形象的物理仿真對象，創造了良好的實訓環境，包括一套風力發電機模擬對象和四臺控制柜。
1、風機對象模型（MW級見機結構，可實現主動偏航功能）；
2、能源管理、監控管理及氣象站、偏航控制系統、能源轉換儲存控制系統、風能變流器系統。可以實現風機偏航系統的控制過程、電氣系統、相關實訓和風機的整機運行演示。可用于職業院校學生的風力發電電動偏航裝置電氣控制操作及電氣故障、風電并網控制技術培訓，也可用于風電檢修工技能鑒定培訓。
實訓平臺各部分通過電纜連接，可組成一套既能演示又能動手設計、安裝、調試的風力發電實訓系統。
二、設備組成
SGXNY-FL01 大型風力發電系統實訓平臺臺主要由模擬風能裝置、模擬能源控制系統、能源轉換儲存控制系統、并網逆變控制系統和能源監控管理系統五個部分組成，如圖1所示。
SGXNY-FL01 大型風力發電系統實訓平臺采用模塊式結構，各裝置和系統具有獨立的功能，可以組合成光伏發電實訓平臺、風力發電實訓平臺。
(1)、 設備尺寸： 模擬風能控制裝置  2000mm×1500mm×2000mm
模擬風能裝置   1300mm×1100mm×2600mm
                       實訓柜（3個）  2400mm×650mm×2000mm
(2)、 場地面積：25平方米
 
三、各單元介紹
1、模擬風能裝置
模擬風能裝置主要由葉片、輪轂、發電機、機艙、尾舵、側風偏航控制機構、直流電動機、塔架和基礎、測速儀、測速儀支架、軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、單相交流電動機、電容器、連桿、滾輪、萬向輪、微動開關和接近開關等設備與器件組成。
葉片、輪轂、發電機、機艙、尾舵和側風偏航控制機構組裝成水平軸永磁同步風力發電機，安裝在塔架上。軸流風機支架、軸流風機框罩、測速儀、測速儀支架、傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和萬向輪等組成。軸流風機和軸流風機框罩安裝在風場運動機構箱體上部，傳動齒輪鏈機構、單相交流電動機、滾輪和萬向輪組成風場運動機構。
風力發電機利用尾舵實現被動偏航迎風，使風力發電機輸出最大電能。測速儀檢測風場的風量，當風場的風量超過安全值時，側風偏航控制機構動作，使尾舵側風45º，風力發電機葉片轉速變慢。當風場的風量過大時，尾舵側風90º，風力發電機處于制動狀態。
2、模擬能源控制系統
2.1 風力供電單元
（1） 風力供電單元的組成
風力供電單元主要由風電電源控制單元、風電輸出顯示單元、觸摸屏、風力供電控制單元、ARM控制單元、接口單元、西門子S7-200PLC、繼電器組、接線排、可調電阻、斷路器、網孔架等組成。
（2） 控制方式
風力供電控制單元的偏航功能有手動和自動兩個狀態，可以進行手動或自動可變風向操作。
可變風量是由變頻器控制軸流風機實現。手動操作變頻器操作面板上的有關按鍵，使變頻器的輸出頻率在0-50Hz之間變化，軸流風機轉速在0至額定轉速范圍內變化，實現可變風量輸出。
（3） ARM控制單元和側風偏航
風力發電機風輪葉片在氣流作用下產生力矩驅動風輪轉動，通過輪轂將扭矩輸入到傳動系統。當風速增加超過額定風速時，風力發電機風輪轉速過快，發電機可能因超負荷而燒毀。
對于定槳距風輪，當風速增加超過額定風速時，如果氣流與葉片分離，風輪葉片將處于“失速”狀態，風力發電機不會因超負荷而燒毀。
對于變槳距風輪，當風速增加時，可根據風速的變化調整氣流對葉片的攻角。當風速超過額定風速時，輸出功率可穩定地保持在額定功率上。特別是在大風的情況下，風力機處于順槳狀態，使槳葉和整機的受力狀況大為改善。
小型風力發電機多數是定槳距風輪，在大風的情況下，采用側風偏航控制使氣流與葉片分離，使風輪葉片處于“失速”狀態，安全地保護風力發電機。另外，還可以通過側風偏航控制風力發電機保持恒定功率輸出。
2.4  蓄電池組
蓄電池組選用4節閥控密封式鉛酸蓄電池，主要參數：
容量   12V 24Ah
重量   1.9kg
尺寸   345mm×195mm×20mm
3、并網逆變、負載控制系統
（1）系統的組成
逆變與負載系統主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、逆變器參數檢測模塊、變頻器、三相交流電機、發光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、網孔架等組成。
1）、 逆變電源控制單元
逆變電源控制單元主要由斷路器、+24V開關電源、AC220V電源插座、指示燈、接線端子等組成。
2）、逆變輸出顯示單元
逆變輸出顯示單元主要由交流電流表、交流電壓表、接線端等組成。
3）、 逆變與負載系統主電路
逆變與負載系統主要由逆變器、交流調速系統、逆變器測試模塊、發光管舞臺燈光模塊和警示燈組成。
逆變器的輸入由光伏發電系統、風力發電系統或蓄電池提供，逆變器輸出單相220V、50Hz的交流電源。交流調速系統由變頻器和三相交流電動機組成，逆變器的輸出AC220V電源是變頻器的輸入電源，變頻器將單相AC220V變換為三相AC220V供三相交流電動機使用。逆變電源控制單元的AC220V電源由逆變器提供，逆變電源控制單元輸出的DC24V供發光管舞臺燈光模塊使用。逆變器測試模塊用于檢測逆變器的死區、基波、SPWM波形。
（2）逆變器
逆變器是將低壓直流電源變換成高壓交流電源的裝置，逆變器的種類很多, 各自的具體工作原理、工作過程不盡相同。本實訓裝置使用的逆變器由DC-DC升壓PWM控制芯片單元、驅動+升壓功率MOS管單元、升壓變壓器、SPWM芯片單元、高壓驅動芯片單元、全橋逆變功率MOS管單元、LC濾波器組成。
4、能源監控管理系統
4.1 能源監控管理系統
能源監控與管理系統主要由一體機、鍵盤、鼠標、接線排、電源插座、通信線、微軟操作系統軟件、力控組態軟件組成。
4.2 監控系統功能
1）、通信
監控系統與控制器、PLC、儀表進行通信。
2）、界面
² 監控系統具有主界面，模擬能源控制系統界面，風力供電單元界面，逆變與負載系統界面，風光互補能量轉換界面，分別顯示各自的運行狀態參數。
² 模擬能源控制系統界面設置相應的按鈕，實現光伏電池方陣自動跟蹤。
² 風力供電單元界面設置相應的按鈕，實現風力發電機側風偏航控制。
² 具有光伏發電采集報表和風力發電集報表，記錄光伏輸出電壓、電流，風力發電機的輸出電壓、電流；逆變與負載系統的逆變輸出電壓、電流、功率等數據并打印數據報表。
4.3 新能源系統教學軟件
一、軟件要求
1、通過該軟件可以系統性學習太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應用產品等全部系列光伏知識內容。
2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環節加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統所述文字同步播放，幫助教師對光伏發電課程教案的快速編寫，提高學生對新能源專業知識快速掌握和快速學習。
4、軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統
主要功能
1、展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物；
2、配備文字與動畫展示各種材料的生產工藝與使用方法
3、功能列表（約11課時）
u 光伏硅產品基本情況介紹
u 硅單質性質：包括硅的物理性質、化學性質、硅的分類與應用
u 硅化合物性質：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
u 硅的生長原理及定型
u 硅的提純方法：包括化學提純與物理提純方法
u 多晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
u 單晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質與缺陷
u 單晶硅與多晶硅加工方法
u 硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
u 硅材料的測試與分析方法：包括導電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數的測定、遷移率的測量、化學性能分析、晶體結構分析等
u 硅材料測試與分析依據標準（GB標準、UL標準、IEC標準、SEMI標準）
(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統
主要功能
1、展示各種太陽能光伏電池片；
2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產工藝與使用方法
3、功能列表（約9課時）
u 太陽能電池片基本情況介紹
u 太陽能電池片基本結構分析
u 太陽能電池片分類
u 晶體硅太陽能電池片生產工藝：包括生產方法與生產設備介紹
u 晶體硅太陽能電池片生產主要原材料
u 太陽能電池片測試技術與方法：包括測試方法與測試設備介紹
u 太陽能電池片測試依據標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統
1、展示各種太陽能光伏光伏組件；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產工藝與使用方法
3、功能列表（約10課時）
u 太陽能電池組件基本介紹
u 太陽能電池組件的分類及各種組件的優缺點
u 太陽能電池組件的生產工藝介紹及相關設備
u 太陽電池組件的評定標準
u 太陽能電池組件的測試方法與測試設備
u 太陽能電池組件的發展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統
主要功能
1、展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產工藝與使用方法
3、功能列表（約7課時）
u 太陽能組件附屬設施情況介紹
u 太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
u 太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
u 太陽能組件對EVA封膠的具體要求
u 太陽能組件對TPT背板的具體要求
u 太陽能組件附屬設施檢測方法
u 太陽能組件附屬設施測試標準
二、展示與講解功能內容（要求圖、文、聲并茂）
2.1 太陽能光伏應用產品講解與展示系統（約5課時）
2.1.1 太陽能發電系統：
2.1.2 家用太陽能發電機直流系統多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源：
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發電基本原理
2.3 太陽能光伏發電系統組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發電系統設計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設方法
2.5.1、項目前期考察 
2.5.2、項目建設前期資料及批復文件 
第一階段：可研階段 
第二階段：獲得省級/市級相關部門的批復文件
第三階段：獲得開工許可 
2.5.3、項目施工圖設計 
2.5.4、項目實施建設 
2.5.5、帶電前的必備條件 
2.6太陽能光伏并網電站介紹
2.6.1、光伏并網電站簡要描述 
2.6.2、光伏并網電站設備組成 
2.6.2、光伏并網電站設備功能 
2.7 家用型太陽能電站建設方案
2.7.1、項目概述 
2.7.2、方案設計 （附詳細方案設計）
（一）用戶負載信息
（二）系統方案設計 
（三）效益計算：  
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹
4.4 實驗室智慧用電安全控制系統
智能電源管理系統具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監測數值。能監控實驗室電源的故障類型和故障次數；設備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；用電數據界面能智能查找近2年用電數據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中遠程控制智能開關的通斷。
3、PC端軟件：每個設備狀態信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統計；具有管理員信息修改與權限管理等功能。可一鍵開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！
4、后臺系統：包含賬號管理、設備管理、報修管理、用戶管理，設備管理：①、包含監控管理：實時視頻監控每個教室，可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況，分析設備使用率及運行時間！②、包含設備節點：可顯示設備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。
5、報修管理：用戶可進行遠程報修，反應設備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設備維護。
6、用戶管理：可連通手機號，對賬戶進行一對一的安全加密，實名認證，防止賬戶泄密、防盜，現場數據連接云平臺后臺數據庫管理。
現場需對功能逐一演示，提供有效、權威的證明文件，佐證該產品的可靠、安全、先進性。
4.5 光伏發電設計軟件PVsyst
光伏發電設計軟件是專門用于光伏電站設計、‌模擬和管理的工具，‌它們幫助用戶在設計階段進行詳細的規劃和模擬，‌以確保光伏電站的高效運行和最大發電量。‌以下是幾款在光伏發電設計領域廣泛使用的軟件：‌
‌這是一款全球廣泛使用的光伏系統設計軟件，‌可以進行詳細的光伏系統設計，‌包括組件匹配、‌逆變器選擇、‌系統布局等。‌通過輸入太陽能資源、‌光伏組件、‌逆變器等關鍵參數，‌可以模擬光伏系統的發電量和性能，‌為用戶提供精確的設計方案。‌PVsyst以其準確的模擬和預測功能而聞名，‌廣泛應用于光伏項目的設計和管理中。
4.6 小型升降梯
    
小型升降梯參數包括乘客人數、‌載重量、‌層站數、‌行程、‌驅動方式以及開門方式。‌
² 乘客人數：‌通常為一個大人和一個小孩。‌
² 載重量：‌不超過500kg。‌
² 層站數：‌一般為2-3層 （可定制）。‌
² 行程：3-8m （可定制）。‌
² 驅動方式：‌包括螺桿自鎖和液壓油缸直頂式兩種。‌
² 開門方式：‌有機械和磁力兩種方式。‌
此參數適用于家用小型電梯、‌別墅液壓電梯以及家用閣樓電梯等，‌廣泛用于廠房維護、‌工業安裝、‌設備檢修、‌物業管理、‌倉庫、‌航空、‌機場、‌港口、‌車站、‌機械、‌化工、‌醫藥、‌電子、‌電力等高空設備安裝和檢修領域。‌小型升降梯的設計和制造需符合國家行業標準，‌確保安全和使用性能。
五、主要實驗實訓內容
4.1風力發電機特性仿真
4.2 模擬變槳原理實訓
4.3 偏航原理及實訓
4.4 解纜系統原理實訓
4.5 并網逆變器工作原理實訓
4.6 并網逆變器參數設置與電能質量分析
4.7 風力發電系統運行與調試
4.8 能源監控管理系統組態設計