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风力发电机的行为与控制(一)
2018-12-13 13:18:51

       乐鱼app体育-乐鱼游戏是一家追求永续经营及技术不断精进更新的企业。从早期技术层次较低的微型风力机、到层次较高之小型风力机,近年来并响应政府推动从制造大国迈向制造强国之政策,深入研究及探讨风力机之运转行为及系统控制理论,克服重重困难及技术关卡,已建立起自我的风力机系统行为及控制理论,并已开发出风力机控制系统之软硬件且已成功运用于有变桨、转向及剎车之主动控制型风力机上,此控制系统也可应用到层次较高之中大型风力机上,突破了国外技术之封锁。

风力机行为分类及技术.jpg

       以下先阐述风力机之行为,依其行为及特性可分为四类(见上图):

       a. 功率在1kw以下:微型风力机(micro wind turbine); 

       此类风力机因体积小重量轻,多采用拉索塔架且无地基基座以降低成本;特性为高转速运转一般大于500rpm甚至有些高达1000rpm以上且多越过一两个振频;多为被动式控制,转向系统为带尾翼之被动式系统内含滑环在内;转动惯量小、加减速非常快很难定速。一般多为toy & hobby使用。

      保护机制:一般采超过保护转速即启动发电机三相短路剎车,少数会加泄荷电阻,先降转速再剎车以免发电机烧毁;

       常用于风光互补系统

功率在1kw以下微型风力机.jpg

       b. 功率约在1kw至15kw:被动式控制之小型风力机(small wind turbine with passive control);

       特性为转速小于500rpm,转速变化快,会越过第一振频;必须注意高转速时之陀螺仪效应以免风力机被定住无法转向,导致摆尾机制(auto furl)无效。转向系统多为带尾翼之被动式系统包含滑环在内。

       保护机制常为泄荷、摆尾、转尾翼、被动偏航、被动变桨、发电机三相短路剎车等。

       常用于独立或联网之风光柴储能智能管理系统系统。

功率约在1kw至15kw被动式控制之小型风力机.jpg

       基于成本考虑以上两型风力机多为被动式控制。

       c. 功率约在10kw至2mw:主动式小型风力机、中大型风力机。(small wind turbine with active control, large/medium wind turbine);

       运转多在第一振频以下;被动式(stall)及主动式(pitch)变桨系统;主动偏航转向;系统变形量较小可不考虑;传动系统有直驱及变速(采2点或3点支撑)两种;双馈式发电机(dfig)较占优势。

功率约在10kw至2mw主动式小型风力机、中大型风力机.jpg

       d. 功率大于1.5mw:大型及超大型风力机(large wind turbine)。

       运转在第一振频以下;采用主动式变桨及转向控制;需考虑大变形;为减轻重量会采直驱或传动链简化措施如compact、hybrid;离岸风电用之风力机多已采5mw以上机种;发电机为减少滑环之维护有采永磁发电机(pmsg)之趋势。


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