张 儒 陈志军

(新疆大学电气工程学院，新疆 乌鲁木齐 830049)

0 引言

随着石油、煤炭等不可再生资源的日益枯竭以及气候变暖、环境恶化等问题的不断出现，可再生能源的开发和利用日益受到国际社会的高度重视。作为一种可再生资源，风能的社会效益和环境效益已经得到了人们的普遍认可，利用前景十分广阔[1]。

新疆作为全国四大优良风场之一，拥有非常丰富的风能资源。本文设计了实验室条件下的风力发电模拟实验装置，帮助学生生动形象地掌握风力发电相关知识。该装置采用PLC控制变频器输出频率，从而驱动电动机带动风机运行。风机发出的电能可供负载使用或存储在蓄电池中，同时在触摸屏上显示风机的功率变化曲线。

1 系统的软硬件设计

1.1 硬件组成及通信

风力发电的原理是利用风能带动风轮叶片旋转，低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱增速，将动力传递给发电机发电[1]。

该实验装置工作原理如图1所示。

图1 实验装置工作原理图Fig.1 Operational principle of the experimental facility

图1中，电机用来模拟来自风的动能，带动风机转动产生电能。

电能可作用于负载，实验装置以51 Ω电阻为负载，共分为六组，每组包含A、B、C三个电阻，其中第一组电阻在实验装置负载状态下总是接入的，其他五组由操作人员选择性地接入。每组接入后，三相电的每相线路中均会增加一个电阻。风机发出的电能也可对蓄电池进行充电。该电能先经过充电控制器，将三相电处理为直流电，再为蓄电池充电。……