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随着常规能源的日益缺乏与环境污染的加重,新能源的重要性逐渐凸显,风力发电因其众多优越性而倍受青睐。风力发电快速发展激发了人才需求,同时国内很多高校相继开设风力发电相关专业课程,但是大部分高校实验室都缺少易于操作和直观演示的风力发电实验平台,让风电相关课程的教学停留在理论的层面上。为了满足风力发电专业人才培养的需要以及实验教学,在实验室搭建风力发电实验平台,并对其控制系统进行开发设计有其重要的意义。本实验平台主要由风力发电装置、模拟风场机构和系统控制柜三部分组成,设计的控制系统以PLC为主控制器,结合了变频调速、组态监控等技术,对实验平台进行风场模拟、侧风偏航以及人机界面设计。首先,提出实验平台控制系统的总体设计,同时通过MATLAB建立基本风、阵风、渐变风三种典型风速模型,并用典型风速模型分析实测风速,得出本实验平台模拟风场中需要设计的风速模型;其次,进行硬件设计,分别设计了系统硬件主电路、控制电路以及PLC外围接线电路,并对PLC、变频器等硬件进行选型和连接参数设置;接着,利用STEP-Micro/WIN4.0编程软件完成以太网通信、风场运动、风速模型、侧风偏航、量程转换等子程序的设计;最后,分别用MCGS组态软件进行触摸屏设计和力控Force control 6.1组态软件进行上位机设计,前者采用PPI通讯直接与下位机PLC PORT通信口连接,后者采用以太网通讯与拓展模块CP243-1连接,通过人机界面操作控制、参数设置与数据显示,可以实现侧风偏航、风速风向可变模拟风场以及整个风力发电运行流程的可视化。通过控制系统软硬件的设计与调试,表明该实验平台可以帮助学生建立直观的风力发电概念,同时通过人机界面对风速、输出电压等数据的监测显示,可以让学生进一步深入了解风力发电基础原理和运行特点。