從圖上可以看出,風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓不同時(shí),風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)匹配情況也不同。在相同的風(fēng)速下,對于同一臺(tái)發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)輸出電壓越小,風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的匹配點(diǎn)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速越低,當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓小到零時(shí),就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)短路時(shí)的狀態(tài):風(fēng)力電機(jī)轉(zhuǎn)速為零,輸出功率為零;發(fā)電機(jī)輸出電壓越大,風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的匹配點(diǎn)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速越高,當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓高到趨于無窮大時(shí),就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)開路時(shí)的狀態(tài):風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于無窮大,輸出功率也為零;所以,理論上,在零與無窮大的范圍內(nèi),通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓值,可以得到風(fēng)輪在某一風(fēng)速下的任一功率與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的點(diǎn)。
當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在高風(fēng)速段(高于額定風(fēng)速)捕獲的風(fēng)能大于負(fù)載功率和充入蓄電池的功率時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于過功率狀態(tài),需要控制其功率和轉(zhuǎn)速。如果此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在峰后區(qū)域,如圖2 中的U 4,通過調(diào)節(jié)DC/DC 變換器的占空比增加發(fā)電機(jī)輸出電壓,也就是通過減小等效負(fù)載的辦法,減小發(fā)電機(jī)輸出電流,即減小阻轉(zhuǎn)矩,使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速上升,最后使風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的匹配點(diǎn)向A 點(diǎn)右側(cè)移動(dòng),風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率將迅速降低。但這種功率控制方法會(huì)使電機(jī)轉(zhuǎn)速、噪音增加,有可能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入機(jī)械共振區(qū)域。如果工作在峰后區(qū)域的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的剛度很高,材料性能很好,可以考慮通過增大發(fā)電機(jī)輸出電壓的方式來降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。

3.3 減壓控制法
對于高風(fēng)速段工作在峰前區(qū)域的風(fēng)力發(fā)電機(jī),如圖2 中的U 2,采用調(diào)節(jié)DC/DC 變換器的占空比降低發(fā)電機(jī)輸出電壓,增大發(fā)電機(jī)輸出電流,即增加阻轉(zhuǎn)矩,使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下降,結(jié)果使風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的匹配點(diǎn)由點(diǎn)C 下降到點(diǎn)D,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)速都迅速降低,而且下降速度也很快。
目前小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也在走“從農(nóng)村走向城市”的路線,在城市路燈、草坪上、公園別墅里作為一種景觀開始安裝應(yīng)用,越來越接近人們的生活。所以人們對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、噪音等技術(shù)指標(biāo)的要求也越來越高。通過以上分析可看出:在高風(fēng)速段,葉片與發(fā)電機(jī)匹配在峰前的定槳距小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),采用減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓的控制方式,可以有效的控制其功率、轉(zhuǎn)速及噪音等。