被動變槳下風(fēng)向控制技術(shù)在中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用

    ③ 在大風(fēng)中限速采用被動偏航或主動偏航控制。

    同時這兩種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在實際使用也存在明顯的不足，存在一些由于控制技術(shù)方面存在的問題：

    （1）風(fēng)機(jī)限速功能較差。在大風(fēng)中風(fēng)機(jī)限速問題成為中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行安全性、可靠性的首要問題。上述的兩種風(fēng)力機(jī)類型，是定漿矩類型，風(fēng)輪隨著受風(fēng)風(fēng)力的加大而不斷增加轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)輸出電壓和功率以三次方的比例上升，第一種上風(fēng)向帶尾舵被動偏航限速，可靠性很差，常常在大風(fēng)中無法有效偏航限速導(dǎo)致轉(zhuǎn)速失控、電壓上升擊毀控制器，甚至風(fēng)葉飛出、風(fēng)機(jī)吹掉；第二種上風(fēng)向無尾舵主動偏航限速，性能已優(yōu)于第一種類型，但它不停地測風(fēng)速和風(fēng)向，偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不停地工作，控制系統(tǒng)及偏航電機(jī)都靠電力驅(qū)動，電的傳輸和儲存都存在問題，一旦偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)失靈后果不不堪設(shè)想，會出現(xiàn)在大風(fēng)中偏航不靈敏、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速失控上升，嚴(yán)重時會風(fēng)葉飛出、機(jī)組損毀。

    （2）剎車停機(jī)功能缺乏：目前這兩種機(jī)型都缺乏必要的剎車停機(jī)手段，采用的電磁制動是在控制器器上人為地將發(fā)電機(jī)三相輸出短接，這種方式在風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較快的情況下會造成大電流沖擊燒壞發(fā)電機(jī)，同時對主軸、塔桿造成嚴(yán)重機(jī)械沖擊，這種方式應(yīng)該淘汰。

    （3）后端配置偏大。由于對于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速缺乏有效的控制，為了避免對后端的控制器、逆變器系統(tǒng)造成損害，所以很多逆變系統(tǒng)生產(chǎn)廠家通過加大卸荷電阻功率，加大匹配功率，如10kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)配20kW控制器、逆變器等系統(tǒng)以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加了機(jī)組整體成本，削弱了市場競爭力。

    因此現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)，由于是定漿矩設(shè)計，偏航限制控制，存在問題突出表現(xiàn)在低風(fēng)速下啟動困難，高風(fēng)速下限速困難，且無有效停車機(jī)構(gòu)，在國內(nèi)國際市場應(yīng)用上也出現(xiàn)一定的負(fù)面影響，影響了中國中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展和國際市場競爭力。

    2. 變漿矩技術(shù)在中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用的必要性和緊迫性

    我國現(xiàn)有中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組存在的問題，都是與它的主要結(jié)構(gòu)定漿矩分不開的，如果能把定漿矩改為變漿矩，把偏航限速、卸荷限速這種“從后控制”方式改為控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速“從頭控制”方式，將徹底解決這些存在的問題。因此在目前大多數(shù)廠家還在沿用以往帶尾舵限速和定槳偏航風(fēng)機(jī)的情況下，推廣使用變漿矩風(fēng)機(jī)，對現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)升級換代，提升國內(nèi)中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)品質(zhì)和技術(shù)水平，具有十分重要的必要性和緊迫性。

    變漿矩技術(shù)的原理與優(yōu)勢

    變漿矩指在葉片根部加裝變槳軸承，葉片可以沿自身的軸線旋轉(zhuǎn)，改變風(fēng)輪的槳矩角，進(jìn)而改變攻角。（如圖3）

    定漿矩與變漿矩風(fēng)機(jī)的比較優(yōu)勢

    定漿矩是指槳葉與輪轂的連接是固定的，槳矩角固定不變，即當(dāng)風(fēng)速變化時，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化，故減速比一定，啟動風(fēng)速高，限速困難，輸出功率不穩(wěn)定。（如圖4）