風力發(fā)電機的行為與控制(一)

發(fā)布時間:2018-12-13

南京歐陸電氣股份有限公司是一家追求永續(xù)經(jīng)營及技術(shù)不斷精進更新的企業(yè)。從早期技術(shù)層次較低的微型風力機、到層次較高之小型風力機,近年來并響應(yīng)政府推動從制造大國邁向制造強國之政策,深入研究及探討風力機之運轉(zhuǎn)行為及系統(tǒng)控制理論,克服重重困難及技術(shù)關(guān)卡,已建立起自我的風力機系統(tǒng)行為及控制理論,并已開發(fā)出風力機控制系統(tǒng)之軟硬件且已成功運用于有變槳、轉(zhuǎn)向及剎車之主動控制型風力機上,此控制系統(tǒng)也可應(yīng)用到層次較高之中大型風力機上,突破了國外技術(shù)之封鎖。

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以下先闡述風力機之行為,依其行為及特性可分為四類(見上圖):

a.功率在1kW以下:微型風力機(MicroWindTurbine);

此類風力機因體積小重量輕,多采用拉索塔架且無地基基座以降低成本;特性為高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)一般大于500rpm甚至有些高達1000rpm以上且多越過一兩個振頻;多為被動式控制,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為帶尾翼之被動式系統(tǒng)內(nèi)含滑環(huán)在內(nèi);轉(zhuǎn)動慣量小、加減速非常快很難定速。一般多為Toy&Hobby使用。

保護機制:一般采超過保護轉(zhuǎn)速即啟動發(fā)電機三相短路剎車,少數(shù)會加泄荷電阻,先降轉(zhuǎn)速再剎車以免發(fā)電機燒毀;

常用于風光互補系統(tǒng)。

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b.功率約在1kW至15kW:被動式控制之小型風力機(SmallWindTurbinewithpassivecontrol);

特性為轉(zhuǎn)速小于500rpm,轉(zhuǎn)速變化快,會越過第一振頻;必須注意高轉(zhuǎn)速時之陀螺儀效應(yīng)以免風力機被定住無法轉(zhuǎn)向,導致擺尾機制(AutoFurl)無效。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多為帶尾翼之被動式系統(tǒng)包含滑環(huán)在內(nèi)。

保護機制常為泄荷、擺尾、轉(zhuǎn)尾翼、被動偏航、被動變槳、發(fā)電機三相短路剎車等。

常用于獨立或聯(lián)網(wǎng)之風光柴儲能智能管理系統(tǒng)系統(tǒng)。

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基于成本考慮以上兩型風力機多為被動式控制。

c.功率約在10kW至2MW:主動式小型風力機、中大型風力機。(SmallWindTurbinewithactivecontrol,Large/MediumWindTurbine);

運轉(zhuǎn)多在第一振頻以下;被動式(Stall)及主動式(Pitch)變槳系統(tǒng);主動偏航轉(zhuǎn)向;系統(tǒng)變形量較小可不考慮;傳動系統(tǒng)有直驅(qū)及變速(采2點或3點支撐)兩種;雙饋式發(fā)電機(DFIG)較占優(yōu)勢。

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d.功率大于1.5MW:大型及超大型風力機(LargeWindTurbine)。

運轉(zhuǎn)在第一振頻以下;采用主動式變槳及轉(zhuǎn)向控制;需考慮大變形;為減輕重量會采直驅(qū)或傳動鏈簡化措施如Compact、Hybrid;離岸風電用之風力機多已采5MW以上機種;發(fā)電機為減少滑環(huán)之維護有采永磁發(fā)電機(PMSG)之趨勢。


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