一、產(chǎn)品概述
本實驗系統(tǒng)采用變速恒頻控制的雙饋異步發(fā)電機組，可以完成大功率雙饋風(fēng)電機組的風(fēng)力機模擬和運行操作訓(xùn)練。
二、產(chǎn)品特點
1) 模擬真實風(fēng)力發(fā)電機的啟動、并網(wǎng)、正常運行和停機過程，具備模擬機組變速調(diào)節(jié)能力，有功、無功的調(diào)節(jié)能力；
2) 風(fēng)速模型不僅可設(shè)定典型幾種風(fēng)速曲線，支持導(dǎo)入實際測量得到的風(fēng)速―時間數(shù)據(jù)；
3) FaceView實驗主控軟件執(zhí)行機組運行狀態(tài)流程控制和數(shù)據(jù)記錄、顯示、系統(tǒng)監(jiān)控等功能；
4) 實現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)力機模擬，機組并網(wǎng)控制，機組最大功率運行控制，機組恒速運行，機組限功率運行，機組低電壓穿越，機組脫網(wǎng)控制等控制功能；
5) 背靠背變流器可實現(xiàn)直流側(cè)電壓的初始狀態(tài)進行設(shè)定，實現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機在故障條件下不脫網(wǎng)運行，低電壓穿越的功能，支持風(fēng)機的低電壓穿越實驗;
6) 軟件分析風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù)與運行特性，能夠顯示異常時的故障原因；
7) RS485接口，提供開放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統(tǒng)；
8) 完善的保護功能，包括過電壓保護、過電流保護、過溫保護、超速保護、短路保護，可以實現(xiàn)低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時保護實驗；
注：帶醒目的危險標識，如：有電危險、運行時請勿打開、嚴謹帶電操作等。
二、系統(tǒng)運行技術(shù)參數(shù)
2.1 工作條件
輸入電壓：三相四線～380V±10% 50Hz
裝置容量：≤5.0kW
海拔：0～2000m；
環(huán)境溫度：-10℃～＋50℃；
環(huán)境相對濕度: 10～90%(25℃)；
大氣壓力范圍：1個標準大氣壓范圍；
室內(nèi)安裝；
平臺必須水平安裝；
設(shè)備正常使用年限：≥20年；
環(huán)境要求：環(huán)境通風(fēng)良好，不含易燃、腐蝕性氣體；
2.2 實驗平臺的基本尺寸：
實驗臺：1400×400×400；（長×深×高，mm）
變流器：800×800×2000；
主控柜：800×800×2000；
注：實驗平臺分兩排布置，預(yù)計占地面積 4m×4m
2.2 定制雙饋變流器系統(tǒng)
風(fēng)電變流器包括雙饋風(fēng)機變流器、全功率變流器和PWM整流器，均為我司自主研發(fā)，根據(jù)高校和研究所客戶要求定制開發(fā)，具有功能完善、產(chǎn)品可靠、開放性強、保護嚴格等特點。
模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器由AC-DC-AC PWM變換器來實現(xiàn)，前級交流輸入可選接入交流/直流電網(wǎng)，根據(jù)設(shè)定的風(fēng)速，將相應(yīng)能量注入到直流母線上，后級交流輸出接交流母線，將輸入的能量注入到配電/微電網(wǎng)。該變流器為定制產(chǎn)品，根據(jù)用戶的要求設(shè)計，功能特點如下：
機側(cè)矢量控制，網(wǎng)側(cè)矢量解耦P/Q控制；
電網(wǎng)電壓在-3%～+7%范圍內(nèi)波動時能正常運行；
并網(wǎng)滿載電流總諧波畸變率5%以下；
過流/過壓/過溫保護，分硬件保護和軟件保護；
具備低電壓穿越功能；
提供直流側(cè)外接其他電氣設(shè)備的接口；
支持電網(wǎng)不平衡度小于 10%時正常發(fā)電運行；
支持較寬的運行速度范圍：700-2000RPM；
5.0 kW背靠背變流器主要指標
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項目指標 |
參數(shù)特性 |
項目指標 |
參數(shù)特性 |
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變流器拓撲結(jié)構(gòu) |
雙級背靠背 |
后級控制方式 |
穩(wěn)定直流電壓 |
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額定流功率 |
5.0kW |
后級功率因數(shù) |
>0.99 |
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額定交流電流 |
15A |
直流母線電壓 |
600V |
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額定交流電壓 |
380V |
最大直流電流 |
22A |
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額定電網(wǎng)頻率 |
50Hz |
電流總諧波畸變率（THD） |
<3%（額定功率） |
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允許電網(wǎng)頻率 |
48～50.5Hz |
最大效率 |
95% |
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前級控制方式 |
功率控制 |
待機狀態(tài)功耗 |
<40W |
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前級功率因數(shù) |
>0.99 |
冷卻方式 |
強迫風(fēng)冷 |
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防護等級 |
IP21 |
標準通訊方式 |
RS485 |
2.3 設(shè)備主要配置參數(shù)
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驅(qū)動變頻器 |
容量等級 |
5.5KW |
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電壓等級 |
380V |
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電機類型 |
異步/永磁同步電動機 |
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調(diào)速范圍 |
0-2000RPM |
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控制方式 |
有PG矢量控制，弱磁控制 |
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接口類型 |
RS485 |
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控制環(huán)路 |
速度閉環(huán)，力矩閉環(huán) |
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精度 |
電壓、電流、轉(zhuǎn)速、位置、轉(zhuǎn)矩的信號測量 |
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定制變流器 |
功率等級 |
5.5KW |
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電壓等級 |
380V |
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功率拓撲 |
二電平背靠背 |
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外形尺寸 |
（寬×深×高，mm）800×600×1600 |
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電動機 |
額定功率 |
5.5KW |
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額定轉(zhuǎn)速 |
1500RPM |
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同步轉(zhuǎn)速 |
1800RPM |
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額定電壓 |
380V |
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功率因數(shù) |
0.9 |
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發(fā)電機 |
類 型 |
雙饋發(fā)電機 |
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額定功率 |
5.0kW |
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額定電壓 |
380V |
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額定頻率 |
50Hz |
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額定轉(zhuǎn)速 |
1500rpm |
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轉(zhuǎn)速范圍 |
0-2000rpm |
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絕緣等級 |
F級 |
2.4建筑大樓與智能樓宇電氣安裝虛擬仿真軟件
基于unity3d設(shè)計，用戶自行根據(jù)電腦配置選擇不同的交互界面大小，可選六級畫質(zhì)等級。軟件內(nèi)模型可進行360°旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、平移。軟件使用過程有小助手提示，內(nèi)容如下：
A、濕式報警系統(tǒng)
1、系統(tǒng)概述：濕式報警系統(tǒng)概述
2、設(shè)備認知：設(shè)有最佳視角、設(shè)備詳情（顯示該設(shè)備的介紹或參數(shù)）、練習(xí)（內(nèi)置6道選擇題，選擇正確與錯誤均有提示）、原理圖（可從原理圖中進入到設(shè)備中）。設(shè)備有：噴頭、水流指示器、信號蝶閥、排氣閥、火災(zāi)報警控制、高管壓力表、高位水箱、威亞控制柜、穩(wěn)壓罐、流量開關(guān)、末端試水裝置、排水設(shè)施、水泵接合器、水力警鈴、延時器、濕式報警器、蝶閥、止回閥、消防泵、安全穩(wěn)壓閥、消防水池。
3、原理展示：展示濕式報警系統(tǒng)的工作原理，三維動畫演示，三維模型半透明化，可以見內(nèi)部水流。配備練習(xí)模塊（內(nèi)置4道選擇題，選擇正確與錯誤均有提示）
4、設(shè)計布置：設(shè)有選擇題、計算題，每題均有計分，提交后顯示正確答案與得分
B、氣體滅火系統(tǒng)
1、系統(tǒng)概述：氣體滅火系統(tǒng)概述
2、設(shè)備認知：設(shè)有最佳視角、設(shè)備詳情（顯示該設(shè)備的介紹或參數(shù)）、練習(xí)（內(nèi)置8道選擇題，選擇正確與錯誤均有提示）、原理圖（可從原理圖中進入到設(shè)備中）。設(shè)備有：噴頭、HFC-227儲瓶、瓶頭閥、七氟丙烷單向閥、高壓軟管、氣體單向閥、安全閥、稱重報警儀、電磁啟動器、選擇閥、煙感報警器、火災(zāi)報警控制器。
3、原理展示：展示氣體滅火系統(tǒng)的工作原理，三維動畫演示，三維模型半透明化，可以見內(nèi)部氣體。配備練習(xí)模塊（內(nèi)置3道選擇題，選擇正確與錯誤均有提示）
4、設(shè)計布置：設(shè)有6道選擇題，每題均有計分，提交后顯示正確答案與得分
C、逃生演練：采用趣味游戲的形式進行教學(xué)，在限定的時間內(nèi)逃出著火房間，選擇失誤將直接進入分數(shù)界面。
三、雙饋系統(tǒng)低電壓穿越與實驗
3.1 電網(wǎng)電壓跌落的危害
對雙饋風(fēng)電機組來說：
出現(xiàn)的過電流會損壞電力電子器件；
DC端過電壓，將威脅直流側(cè)元器件；
附加的轉(zhuǎn)矩、應(yīng)力過大則會損壞風(fēng)電機組的機械部件；
對電網(wǎng)來說：
引起電網(wǎng)頻率降低；
引起電網(wǎng)線壓降低；
引發(fā)聯(lián)鎖效應(yīng)，導(dǎo)致大面積電網(wǎng)癱瘓。
3.2 低電壓穿越LVRT定義及意義
當電網(wǎng)故障或擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓跌落時，在電壓跌落的范圍內(nèi)，風(fēng)電機組能夠不間斷并網(wǎng)運行。
它對系統(tǒng)由較為重要的意義：
風(fēng)機能夠不脫網(wǎng)持續(xù)運行；
能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進行動態(tài)無功功率Q支撐；
有助于有功功率P恢復(fù)；
3.3 國內(nèi)低電壓穿越標準
對于低電壓穿越，要求如下圖所示，方案完全遵循此標準：
并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時，保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms ；
跌落后2s 內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90%時，不脫網(wǎng)連續(xù)運行。
無功支撐：響應(yīng)時間不大于75ms，持續(xù)時間不少于550ms ；無功電流滿足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）
有功恢復(fù)：故障切除后以至少10%額定功率/秒的功率恢復(fù)到故障跌落前的功率；
3.4 低電壓穿越LVRT實驗方案介紹
主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路，并在變流器中進行相應(yīng)控制：
Crowbar：其響應(yīng)時間短，能夠保護變流器IGBT、吸收和衰減畸變電流和諧波電流
Chopper：主要考慮單管吸收回路的設(shè)計，不同于Crowbar的投切工作方式，Chopper裝置在運行過程中會進行100Hz左右的斬波動作，大電流關(guān)斷時的尖峰很容易導(dǎo)致IGBT過壓實效。因此設(shè)計了RCD吸收回路和低感功率回路。
四、雙饋系統(tǒng)實驗主控軟件
FaceView實驗主控軟件具有風(fēng)速特性模擬和風(fēng)機主控功能，能模擬幾種典型風(fēng)速如：微風(fēng)、陣風(fēng)、持續(xù)大風(fēng)、持續(xù)中速風(fēng)、或四種風(fēng)速合成特性。主控和風(fēng)機模擬的參數(shù)修改權(quán)限向用戶開放，用戶可以自由定制風(fēng)力機特性，選配接收實際的測風(fēng)儀數(shù)據(jù)。主控功能實現(xiàn)機組并網(wǎng)控制，恒速運行，限功率運行，降功率運行，低電壓穿越，機組脫網(wǎng)控制。
FaceView監(jiān)測以下參量：
風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；
驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；
發(fā)電機轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；
變流器直流電壓；
網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓、電流、功率；
電網(wǎng)電壓、電流、功率。
五、開放雙饋風(fēng)電變流器系統(tǒng)（說明）
算法類的函數(shù)開放，用戶可以按照自己的算法修改、調(diào)用，如整流、逆變、電機控制的SVPWM和低電壓穿越算法。
開放內(nèi)容如下：
1) 雙饋變流器所有電路板硬件原理圖及BOM表(pdf版本)：控制板，電源板，信號板，電容板；
2) 雙饋變流器柜電氣原理圖及BOM表(pdf版本)；
3) 開放控制板的debug接口，客戶可以燒寫自己的程序；
4) 雙饋變流器通訊協(xié)議(RS485)（免費）；
5) 雙饋變流器使用手冊(免費)；
6) 雙饋變流器編程手冊pdf版；
雙饋變流器軟件低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驅(qū)動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環(huán)功能、濾波函數(shù)等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法用戶可以修改、調(diào)用。
六、配套教學(xué)資源（共1套）
（一）在線教育課程開放平臺:
1）本系統(tǒng)是互通教學(xué)多元化管理平臺，將用戶傳統(tǒng)的各個平臺系統(tǒng)實施整合，集中互通管理，解決多平臺、多賬號難以管理、數(shù)據(jù)庫分散無法集中統(tǒng)計等問題。系統(tǒng)包含了：在線教務(wù)管理系統(tǒng)、在線課程資源管理平臺、在線習(xí)題庫平臺、在線考試考核平臺、線上視頻課程管理平臺及線上虛擬仿真教學(xué)管理平臺，真正意義的一站互通數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計！
(二) 新能源教學(xué)系統(tǒng)仿真軟件
一、軟件概述
1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)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(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識內(nèi)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(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學(xué)生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學(xué)習(xí)。
4、軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹
硅單質(zhì)性質(zhì)：包括硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的分類與應(yīng)用
硅化合物性質(zhì)：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
硅的生長原理及定型
硅的提純方法：包括化學(xué)提純與物理提純方法
多晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
單晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質(zhì)與缺陷
單晶硅與多晶硅加工方法
硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
硅材料的測試與分析方法：包括導(dǎo)電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數(shù)的測定、遷移率的測量、化學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等
硅材料測試與分析依據(jù)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(tǒng)
主要功能
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
太陽能電池片基本情況介紹
太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析
太陽能電池片分類
晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝：包括生產(chǎn)方法與生產(chǎn)設(shè)備介紹
晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料
太陽能電池片測試技術(shù)與方法：包括測試方法與測試設(shè)備介紹
太陽能電池片測試依據(jù)標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約10課時）
太陽能電池組件基本介紹
太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點
太陽能電池組件的生產(chǎn)工藝介紹及相關(guān)設(shè)備
太陽電池組件的評定標準
太陽能電池組件的測試方法與測試設(shè)備
太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹
太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
太陽能組件對EVA封膠的具體要求
太陽能組件對TPT背板的具體要求
太陽能組件附屬設(shè)施檢測方法
太陽能組件附屬設(shè)施測試標準
* 二、展示與講解內(nèi)容目錄（圖、文、聲并茂）
2.1 太陽能光伏應(yīng)用產(chǎn)品講解與展示系統(tǒng)（約5課時）
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)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(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設(shè)前期資料及批復(fù)文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關(guān)部門的批復(fù)文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設(shè)計
2.5.4、項目實施建設(shè)
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹
2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能
2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設(shè)計 （附詳細方案設(shè)計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設(shè)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
（三）實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)
智能電源管理系統(tǒng)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(fā)生故障導(dǎo)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(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)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(jiān)控設(shè)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(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)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(shè)備，PC端進行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等?？刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h程控制智能開關(guān)的通斷。
3、PC端軟件：每個設(shè)備狀態(tài)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(tǒng)計；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)！
4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設(shè)備管理、報修管理、用戶管理，設(shè)備管理：①、包含監(jiān)控管理：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況，分析設(shè)備使用率及運行時間！②、包含設(shè)備節(jié)點：可顯示設(shè)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(yīng)設(shè)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(shè)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(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
七、可開設(shè)實驗及科研教學(xué)內(nèi)容
1) 風(fēng)力機模擬實驗
2) 低電壓穿越實驗
3) 低電壓穿越算法研究
4) 直流母線電壓控制實驗
5) 并網(wǎng)過程及連續(xù)實驗
6) 亞同步速、超同步速運行控制實驗
7) 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率因素調(diào)節(jié)
實驗項目表
|
編號 |
名稱 |
學(xué)生人數(shù) |
類型 |
|
1 |
異步電機空載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
2 |
異步電機負載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
3 |
雙饋感應(yīng)電機空載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
4 |
雙饋感應(yīng)電機負載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
5 |
風(fēng)力發(fā)電機啟動并網(wǎng)實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
6 |
風(fēng)力發(fā)電機正常停機實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
7 |
風(fēng)力發(fā)電機異常停機 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
8 |
風(fēng)力發(fā)電機正常運行實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
9 |
風(fēng)力發(fā)電機脫網(wǎng)保護實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
一、產(chǎn)品概述
本實驗系統(tǒng)采用變速恒頻控制的雙饋異步發(fā)電機組，可以完成大功率雙饋風(fēng)電機組的風(fēng)力機模擬和運行操作訓(xùn)練。
二、產(chǎn)品特點
1) 模擬真實風(fēng)力發(fā)電機的啟動、并網(wǎng)、正常運行和停機過程，具備模擬機組變速調(diào)節(jié)能力，有功、無功的調(diào)節(jié)能力；
2) 風(fēng)速模型不僅可設(shè)定典型幾種風(fēng)速曲線，支持導(dǎo)入實際測量得到的風(fēng)速―時間數(shù)據(jù)；
3) FaceView實驗主控軟件執(zhí)行機組運行狀態(tài)流程控制和數(shù)據(jù)記錄、顯示、系統(tǒng)監(jiān)控等功能；
4) 實現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)力機模擬，機組并網(wǎng)控制，機組最大功率運行控制，機組恒速運行，機組限功率運行，機組低電壓穿越，機組脫網(wǎng)控制等控制功能；
5) 背靠背變流器可實現(xiàn)直流側(cè)電壓的初始狀態(tài)進行設(shè)定，實現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機在故障條件下不脫網(wǎng)運行，低電壓穿越的功能，支持風(fēng)機的低電壓穿越實驗;
6) 軟件分析風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù)與運行特性，能夠顯示異常時的故障原因；
7) RS485接口，提供開放式MODBUS規(guī)約接入監(jiān)控系統(tǒng)；
8) 完善的保護功能，包括過電壓保護、過電流保護、過溫保護、超速保護、短路保護，可以實現(xiàn)低電壓穿越以及外接電源電壓不穩(wěn)定時保護實驗；
注：帶醒目的危險標識，如：有電危險、運行時請勿打開、嚴謹帶電操作等。
二、系統(tǒng)運行技術(shù)參數(shù)
2.1 工作條件
輸入電壓：三相四線～380V±10% 50Hz
裝置容量：≤5.0kW
海拔：0～2000m；
環(huán)境溫度：-10℃～＋50℃；
環(huán)境相對濕度: 10～90%(25℃)；
大氣壓力范圍：1個標準大氣壓范圍；
室內(nèi)安裝；
平臺必須水平安裝；
設(shè)備正常使用年限：≥20年；
環(huán)境要求：環(huán)境通風(fēng)良好，不含易燃、腐蝕性氣體；
2.2 實驗平臺的基本尺寸：
實驗臺：1400×400×400；（長×深×高，mm）
變流器：800×800×2000；
主控柜：800×800×2000；
注：實驗平臺分兩排布置，預(yù)計占地面積 4m×4m
2.2 定制雙饋變流器系統(tǒng)
風(fēng)電變流器包括雙饋風(fēng)機變流器、全功率變流器和PWM整流器，均為我司自主研發(fā)，根據(jù)高校和研究所客戶要求定制開發(fā)，具有功能完善、產(chǎn)品可靠、開放性強、保護嚴格等特點。
模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器由AC-DC-AC PWM變換器來實現(xiàn)，前級交流輸入可選接入交流/直流電網(wǎng)，根據(jù)設(shè)定的風(fēng)速，將相應(yīng)能量注入到直流母線上，后級交流輸出接交流母線，將輸入的能量注入到配電/微電網(wǎng)。該變流器為定制產(chǎn)品，根據(jù)用戶的要求設(shè)計，功能特點如下：
機側(cè)矢量控制，網(wǎng)側(cè)矢量解耦P/Q控制；
電網(wǎng)電壓在-3%～+7%范圍內(nèi)波動時能正常運行；
并網(wǎng)滿載電流總諧波畸變率5%以下；
過流/過壓/過溫保護，分硬件保護和軟件保護；
具備低電壓穿越功能；
提供直流側(cè)外接其他電氣設(shè)備的接口；
支持電網(wǎng)不平衡度小于 10%時正常發(fā)電運行；
支持較寬的運行速度范圍：700-2000RPM；
5.0 kW背靠背變流器主要指標
|
項目指標 |
參數(shù)特性 |
項目指標 |
參數(shù)特性 |
|
變流器拓撲結(jié)構(gòu) |
雙級背靠背 |
后級控制方式 |
穩(wěn)定直流電壓 |
|
額定流功率 |
5.0kW |
后級功率因數(shù) |
>0.99 |
|
額定交流電流 |
15A |
直流母線電壓 |
600V |
|
額定交流電壓 |
380V |
最大直流電流 |
22A |
|
額定電網(wǎng)頻率 |
50Hz |
電流總諧波畸變率（THD） |
<3%（額定功率） |
|
允許電網(wǎng)頻率 |
48～50.5Hz |
最大效率 |
95% |
|
前級控制方式 |
功率控制 |
待機狀態(tài)功耗 |
<40W |
|
前級功率因數(shù) |
>0.99 |
冷卻方式 |
強迫風(fēng)冷 |
|
防護等級 |
IP21 |
標準通訊方式 |
RS485 |
2.3 設(shè)備主要配置參數(shù)
|
驅(qū)動變頻器 |
容量等級 |
5.5KW |
|
電壓等級 |
380V |
|
電機類型 |
異步/永磁同步電動機 |
|
調(diào)速范圍 |
0-2000RPM |
|
控制方式 |
有PG矢量控制，弱磁控制 |
|
接口類型 |
RS485 |
|
控制環(huán)路 |
速度閉環(huán)，力矩閉環(huán) |
|
精度 |
電壓、電流、轉(zhuǎn)速、位置、轉(zhuǎn)矩的信號測量 |
|
定制變流器 |
功率等級 |
5.5KW |
|
電壓等級 |
380V |
|
功率拓撲 |
二電平背靠背 |
|
外形尺寸 |
（寬×深×高，mm）800×600×1600 |
|
電動機 |
額定功率 |
5.5KW |
|
額定轉(zhuǎn)速 |
1500RPM |
|
同步轉(zhuǎn)速 |
1800RPM |
|
額定電壓 |
380V |
|
功率因數(shù) |
0.9 |
|
發(fā)電機 |
類 型 |
雙饋發(fā)電機 |
|
額定功率 |
5.0kW |
|
額定電壓 |
380V |
|
額定頻率 |
50Hz |
|
額定轉(zhuǎn)速 |
1500rpm |
|
轉(zhuǎn)速范圍 |
0-2000rpm |
|
絕緣等級 |
F級 |
三、雙饋系統(tǒng)低電壓穿越與實驗
3.1 電網(wǎng)電壓跌落的危害
對雙饋風(fēng)電機組來說：
出現(xiàn)的過電流會損壞電力電子器件；
DC端過電壓，將威脅直流側(cè)元器件；
附加的轉(zhuǎn)矩、應(yīng)力過大則會損壞風(fēng)電機組的機械部件；
對電網(wǎng)來說：
引起電網(wǎng)頻率降低；
引起電網(wǎng)線壓降低；
引發(fā)聯(lián)鎖效應(yīng)，導(dǎo)致大面積電網(wǎng)癱瘓。
3.2 低電壓穿越LVRT定義及意義
當電網(wǎng)故障或擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓跌落時，在電壓跌落的范圍內(nèi)，風(fēng)電機組能夠不間斷并網(wǎng)運行。
它對系統(tǒng)由較為重要的意義：
風(fēng)機能夠不脫網(wǎng)持續(xù)運行；
能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進行動態(tài)無功功率Q支撐；
有助于有功功率P恢復(fù)；
3.3 國內(nèi)低電壓穿越標準
對于低電壓穿越，要求如下圖所示，方案完全遵循此標準：
并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時，保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms ；
跌落后2s 內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90%時，不脫網(wǎng)連續(xù)運行。
無功支撐：響應(yīng)時間不大于75ms，持續(xù)時間不少于550ms ；無功電流滿足IT≥1.5×（0.9-UT）IN ，（0.2≤UT≤0.9）
有功恢復(fù)：故障切除后以至少10%額定功率/秒的功率恢復(fù)到故障跌落前的功率；
3.4 低電壓穿越LVRT實驗方案介紹
主要為在變流器上添加Crowbar和Chopper電路，并在變流器中進行相應(yīng)控制：
Crowbar：其響應(yīng)時間短，能夠保護變流器IGBT、吸收和衰減畸變電流和諧波電流
Chopper：主要考慮單管吸收回路的設(shè)計，不同于Crowbar的投切工作方式，Chopper裝置在運行過程中會進行100Hz左右的斬波動作，大電流關(guān)斷時的尖峰很容易導(dǎo)致IGBT過壓實效。因此設(shè)計了RCD吸收回路和低感功率回路。
四、雙饋系統(tǒng)實驗主控軟件
FaceView實驗主控軟件具有風(fēng)速特性模擬和風(fēng)機主控功能，能模擬幾種典型風(fēng)速如：微風(fēng)、陣風(fēng)、持續(xù)大風(fēng)、持續(xù)中速風(fēng)、或四種風(fēng)速合成特性。主控和風(fēng)機模擬的參數(shù)修改權(quán)限向用戶開放，用戶可以自由定制風(fēng)力機特性，選配接收實際的測風(fēng)儀數(shù)據(jù)。主控功能實現(xiàn)機組并網(wǎng)控制，恒速運行，限功率運行，降功率運行，低電壓穿越，機組脫網(wǎng)控制。
FaceView監(jiān)測以下參量：
風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；
驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；
發(fā)電機轉(zhuǎn)子位置／速度、電流、電壓、功率、輸出轉(zhuǎn)矩；
變流器直流電壓；
網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓、電流、功率；
電網(wǎng)電壓、電流、功率。
五、開放雙饋風(fēng)電變流器系統(tǒng)（說明）
算法類的函數(shù)開放，用戶可以按照自己的算法修改、調(diào)用，如整流、逆變、電機控制的SVPWM和低電壓穿越算法。
開放內(nèi)容如下：
1) 雙饋變流器所有電路板硬件原理圖及BOM表(pdf版本)：控制板，電源板，信號板，電容板；
2) 雙饋變流器柜電氣原理圖及BOM表(pdf版本)；
3) 開放控制板的debug接口，客戶可以燒寫自己的程序；
4) 雙饋變流器通訊協(xié)議(RS485)（免費）；
5) 雙饋變流器使用手冊(免費)；
6) 雙饋變流器編程手冊pdf版；
雙饋變流器軟件低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法的工程源文件，包括程序主框架、硬件驅(qū)動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、鎖相環(huán)功能、濾波函數(shù)等。低電壓穿越算法、整流器SVPWM算法和電機控制SVPWM算法用戶可以修改、調(diào)用。
六、配套教學(xué)資源（共1套）
（一）在線教育課程開放平臺:
1）本系統(tǒng)是互通教學(xué)多元化管理平臺，將用戶傳統(tǒng)的各個平臺系統(tǒng)實施整合，集中互通管理，解決多平臺、多賬號難以管理、數(shù)據(jù)庫分散無法集中統(tǒng)計等問題。系統(tǒng)包含了：在線教務(wù)管理系統(tǒng)、在線課程資源管理平臺、在線習(xí)題庫平臺、在線考試考核平臺、線上視頻課程管理平臺及線上虛擬仿真教學(xué)管理平臺，真正意義的一站互通數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計！
(二) 新能源教學(xué)系統(tǒng)仿真軟件
一、軟件概述
1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)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(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識內(nèi)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(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學(xué)生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學(xué)習(xí)。
4、軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹
硅單質(zhì)性質(zhì)：包括硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的分類與應(yīng)用
硅化合物性質(zhì)：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
硅的生長原理及定型
硅的提純方法：包括化學(xué)提純與物理提純方法
多晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
單晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質(zhì)與缺陷
單晶硅與多晶硅加工方法
硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
硅材料的測試與分析方法：包括導(dǎo)電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數(shù)的測定、遷移率的測量、化學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等
硅材料測試與分析依據(jù)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(tǒng)
主要功能
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
太陽能電池片基本情況介紹
太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析
太陽能電池片分類
晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝：包括生產(chǎn)方法與生產(chǎn)設(shè)備介紹
晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料
太陽能電池片測試技術(shù)與方法：包括測試方法與測試設(shè)備介紹
太陽能電池片測試依據(jù)標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約10課時）
太陽能電池組件基本介紹
太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點
太陽能電池組件的生產(chǎn)工藝介紹及相關(guān)設(shè)備
太陽電池組件的評定標準
太陽能電池組件的測試方法與測試設(shè)備
太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹
太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
太陽能組件對EVA封膠的具體要求
太陽能組件對TPT背板的具體要求
太陽能組件附屬設(shè)施檢測方法
太陽能組件附屬設(shè)施測試標準
* 二、展示與講解內(nèi)容目錄（圖、文、聲并茂）
2.1 太陽能光伏應(yīng)用產(chǎn)品講解與展示系統(tǒng)（約5課時）
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)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(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設(shè)前期資料及批復(fù)文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關(guān)部門的批復(fù)文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設(shè)計
2.5.4、項目實施建設(shè)
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹
2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能
2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設(shè)計 （附詳細方案設(shè)計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設(shè)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
（三）實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)
智能電源管理系統(tǒng)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(fā)生故障導(dǎo)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(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)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(jiān)控設(shè)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(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)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(shè)備，PC端進行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)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(guān)的通斷。
3、PC端軟件：每個設(shè)備狀態(tài)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(tǒng)計；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)！
4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設(shè)備管理、報修管理、用戶管理，設(shè)備管理：①、包含監(jiān)控管理：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況，分析設(shè)備使用率及運行時間?、?、包含設(shè)備節(jié)點：可顯示設(shè)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(yīng)設(shè)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(shè)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(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
七、可開設(shè)實驗及科研教學(xué)內(nèi)容
1) 風(fēng)力機模擬實驗
2) 低電壓穿越實驗
3) 低電壓穿越算法研究
4) 直流母線電壓控制實驗
5) 并網(wǎng)過程及連續(xù)實驗
6) 亞同步速、超同步速運行控制實驗
7) 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率因素調(diào)節(jié)
實驗項目表
|
編號 |
名稱 |
學(xué)生人數(shù) |
類型 |
|
1 |
異步電機空載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
2 |
異步電機負載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
3 |
雙饋感應(yīng)電機空載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
4 |
雙饋感應(yīng)電機負載實驗 |
每套機組3~5人 |
設(shè)計型 |
|
5 |
風(fēng)力發(fā)電機啟動并網(wǎng)實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
6 |
風(fēng)力發(fā)電機正常停機實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
7 |
風(fēng)力發(fā)電機異常停機 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
8 |
風(fēng)力發(fā)電機正常運行實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
|
9 |
風(fēng)力發(fā)電機脫網(wǎng)保護實驗 |
每套機組5~8人 |
設(shè)計型 |
常見問題：
1、如果我要購買雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電機實訓(xùn)平臺，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒有特別注明“不含安 裝”“裸機價”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電機實訓(xùn)平臺是否能開增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級到一般納稅人，可以開具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電機實訓(xùn)平臺的發(fā)票，您需要提供開票資料。
3、你們的雙饋風(fēng)力發(fā)電實驗系統(tǒng),雙饋風(fēng)力發(fā)電機實訓(xùn)平臺都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過了最新版ISO9001認證，擁有多項專利與著作權(quán)。
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