③ 在大風(fēng)中限速采用被動(dòng)偏航或主動(dòng)偏航控制。
同時(shí)這兩種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在實(shí)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(yùn)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(dòng)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(dòng)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(dòng),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(huì)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(shí)會(huì)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(dòng)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(huì)造成大電流沖擊燒壞發(fā)電機(jī),同時(shí)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(jì),偏航限制控制,存在問題突出表現(xiàn)在低風(fēng)速下啟動(dòng)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(shí),槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化,故減速比一定,啟動(dòng)風(fēng)速高,限速困難,輸出功率不穩(wěn)定。(如圖4)