被動變槳下風向控制技術在中小型風力發電機組中的應用

    ③ 在大風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力發電機在實際使用也存在明顯的不足，存在一些由于控制技術方面存在的問題：

    （1）風機限速功能較差。在大風中風機限速問題成為中小型風力發電機組運行安全性、可靠性的首要問題。上述的兩種風力機類型，是定漿矩類型，風輪隨著受風風力的加大而不斷增加轉速，發電機輸出電壓和功率以三次方的比例上升，第一種上風向帶尾舵被動偏航限速，可靠性很差，常常在大風中無法有效偏航限速導致轉速失控、電壓上升擊毀控制器，甚至風葉飛出、風機吹掉；第二種上風向無尾舵主動偏航限速，性能已優于第一種類型，但它不停地測風速和風向，偏航回轉機構不停地工作，控制系統及偏航電機都靠電力驅動，電的傳輸和儲存都存在問題，一旦偏航回轉機構失靈后果不不堪設想，會出現在大風中偏航不靈敏、風輪轉速失控上升，嚴重時會風葉飛出、機組損毀。

    （2）剎車停機功能缺乏：目前這兩種機型都缺乏必要的剎車停機手段，采用的電磁制動是在控制器器上人為地將發電機三相輸出短接，這種方式在風輪轉速較快的情況下會造成大電流沖擊燒壞發電機，同時對主軸、塔桿造成嚴重機械沖擊，這種方式應該淘汰。

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

    因此現有的風力發電機組技術，由于是定漿矩設計，偏航限制控制，存在問題突出表現在低風速下啟動困難，高風速下限速困難，且無有效停車機構，在國內國際市場應用上也出現一定的負面影響，影響了中國中小型風力發電機行業的發展和國際市場競爭力。

    2. 變漿矩技術在中小型風力發電機組中應用的必要性和緊迫性

    我國現有中小型風力發電機組存在的問題，都是與它的主要結構定漿矩分不開的，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”方式改為控制風輪轉速“從頭控制”方式，將徹底解決這些存在的問題。因此在目前大多數廠家還在沿用以往帶尾舵限速和定槳偏航風機的情況下，推廣使用變漿矩風機，對現有風力發電機升級換代，提升國內中小型風力發電機品質和技術水平，具有十分重要的必要性和緊迫性。

    變漿矩技術的原理與優勢

    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，改變風輪的槳矩角，進而改變攻角。（如圖3）

    定漿矩與變漿矩風機的比較優勢

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