從圖上可以看出,風力發(fā)電機輸出電壓不同時,風輪與發(fā)電機匹配情況也不同。在相同的風速下,對于同一臺發(fā)電機,發(fā)電機輸出電壓越小,風輪與發(fā)電機的匹配點對應的轉(zhuǎn)速越低,當發(fā)電機輸出電壓小到零時,就是風力發(fā)電機短路時的狀態(tài):風力電機轉(zhuǎn)速為零,輸出功率為零;發(fā)電機輸出電壓越大,風輪與發(fā)電機的匹配點對應的轉(zhuǎn)速越高,當發(fā)電機輸出電壓高到趨于無窮大時,就是風力發(fā)電機開路時的狀態(tài):風力發(fā)電機轉(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)電機輸出電壓值,可以得到風輪在某一風速下的任一功率與轉(zhuǎn)速對應的點。
當風力發(fā)電機在高風速段(高于額定風速)捕獲的風能大于負載功率和充入蓄電池的功率時,風力發(fā)電機處于過功率狀態(tài),需要控制其功率和轉(zhuǎn)速。如果此時風力發(fā)電機工作在峰后區(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)電機輸出電壓,也就是通過減小等效負載的辦法,減小發(fā)電機輸出電流,即減小阻轉(zhuǎn)矩,使風輪轉(zhuǎn)速上升,最后使風輪與發(fā)電機的匹配點向A 點右側(cè)移動,風力發(fā)電機的輸出功率將迅速降低。但這種功率控制方法會使電機轉(zhuǎn)速、噪音增加,有可能使風力發(fā)電機組進入機械共振區(qū)域。如果工作在峰后區(qū)域的風力發(fā)電機葉片的剛度很高,材料性能很好,可以考慮通過增大發(fā)電機輸出電壓的方式來降低風力發(fā)電機的輸出功率。

3.3 減壓控制法
對于高風速段工作在峰前區(qū)域的風力發(fā)電機,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)電機輸出電壓,增大發(fā)電機輸出電流,即增加阻轉(zhuǎn)矩,使風輪轉(zhuǎn)速下降,結(jié)果使風輪與發(fā)電機的匹配點由點C 下降到點D,風力發(fā)電機的輸出功率和轉(zhuǎn)速都迅速降低,而且下降速度也很快。
目前小型風力發(fā)電機組也在走“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用,越來越接近人們的生活。所以人們對小型風力發(fā)電機的功率、轉(zhuǎn)速、噪音等技術(shù)指標的要求也越來越高。通過以上分析可看出:在高風速段,葉片與發(fā)電機匹配在峰前的定槳距小型風力發(fā)電機,采用減小風力發(fā)電機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。