5000W風力發電機的行為與控制

?南京歐陸電氣股份有限公司是一家追求永續經營及技術不斷精進更新的企業。從早期技術層次較低的微型風力機、到層次較高之小型風力發電機、5000W風力發電機，近年來并響應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行為及系統控制理論，克服重重困難及技術關卡，已建立起自我的風力機系統行為及控制理論，并已開發出風力機控制系統之軟硬件且已成功運用于有變槳、轉向及剎車之主動控制型風力機上，此控制系統也可應用到層次之中大型風力機上，突破了國外技術之封鎖。

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(Micro Wind Turbine)

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；

特性為高轉速運轉一般大于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，轉向系統為帶尾翼之被動式系統內含滑環在內；轉動慣量小、加減速非?？旌茈y定速。一般多為Toy & Hobby使用。

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

常用于風光互補系統。

b.      功率約在1kW至15kW：被動式控制之小型風力機(Small Wind Turbine with passive control)；

特性為轉速小于500rpm，轉速變化快，會越過第一振頻；必須注意高轉速時之陀螺儀效應以免風力機被定住無法轉向，導致擺尾機制(Auto Furl)無效。轉向系統多為帶尾翼之被動式系統包含滑環在內。5000W風力發電機

保護機制常為泄荷、擺尾、轉尾翼、被動偏航、被動變槳、發電機三相短路剎車等。

常用于獨立或聯網之風光柴儲能智能管理系統系統。

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。(Small Wind Turbine with active control, Large/Medium Wind Turbine)；

運轉多在第一振頻以下；被動式(Stall)及主動式(Pitch)變槳系統；主動偏航轉向；系統變形量較小可不考慮；傳動系統有直驅及變速(采2點或3點支撐)兩種；雙饋式發電機(DFIG)較占優勢。

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

運轉在第一振頻以下；采用主動式變槳及轉向控制；需考慮大變形；為減輕重量會采直驅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；發電機為減少滑環之維護有采永磁發電機(PMSG)之趨勢。