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南京欧陆电气阐述5000W风力发电机的行为与控制(二)
- 2018-12-20 -

 南京欧陆电气股份有限公司是一家专业从事新能源发电产品、工业自动化控制产品的研发、生产、销售和服务的高新技术企业,主要产品有5000W风力发电机、风光互补控制器、控制器、逆变器、风光互补通信基站监控管理系统、变频器驱动、伺服驱动、永磁同步电机、电动汽车电机控制器等;主要服务于新能源、节能环保、装备制造业三大领域。全面的产品研发测试,先进的制造设备及检测仪器,严格按标准的操作规范执行,确保了产品品质的稳定性和精确性。
       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奖、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最高之中大型风力机上,突破了国外技术之封锁。
       以下先阐述风力机之行为,接续上回(一)
       大型风力机与小型风力机因其转动惯量、架设高度等的不同,其所表现出来运转行为、反应速度等也截然不同,所以必须先对风的特性及风力机的运转行为与对风的反应速度先有一完整的认识与了解,方能作出正确的规划与判断。
       风因受边界层(Boundary layer)效应的影响,越接近地面,风速越低紊流强度越大。大型风力机因架设高度高,风速高紊流强度低;小型风力机则相反,架设高度低,风速低紊流强度高;以IEC 61400-1中之NWP(Normal wind profile) V=Vhub(Z/Zhub)0.2来看,当大风力机80m处达10m/s(Class I)时,小型风力机8m处的风速则只有6.3m/s(Class III)。而当小风力机8m处达10m/s(Class I)时则大型风力机80m处已达16m/s,几乎已达轻形台风的情况,所以小型风力机因架设高度低没必要作到Class I,因为机会很少而这也是为何AWEA、BWEA、Class NK及IEC等会定Vdesign=1.4Vave=11m/s的原因,因此时Vave=7.85m/s稍微超出Class III。


 所以大型风力机与小型风力发电机的行为便截然不同:
• 大型风力机:体积大、重量重、转动惯量大,仿如大卡车,加减速慢,另因大型风力机架设高度高,风速稳变化小,所以其转速的变化慢,因此要控制在最佳之λ(TSR)意即最佳之Cp值较容易,所以其效率较高,最高可达0.5(Enercon E112)。
• 小型风力机:体积小、重量轻、转动惯量小,仿如超跑,加减速快,另因小型风力机架设高度低,风速变化大,导致转速变化快不易固定在某一转速附近,因此要控制在最佳之λ=rω/V (TSR)意即最佳之Cp值有其难度(虽然叶片设计可达0.45以上),所以一般效率较差,Cp能达到0.35已属不易了。另外则是因为小型风力机一般无风速计即无风速资料,无法计算λ,因此更不可能达到最佳之Cp。


大小风力机之行为比拟.jpg

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