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(fā)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(shù)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(fā)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(zhuǎn)速,發(fā)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(zhuǎn)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(yōu)于第一種類型,但它不停地測風速和風向,偏航回轉(zhuǎn)機構(gòu)不停地工作,控制系統(tǒng)及偏航電機都靠電力驅(qū)動,電的傳輸和儲存都存在問題,一旦偏航回轉(zhuǎn)機構(gòu)失靈后果不不堪設想,會出現(xiàn)在大風中偏航不靈敏、風輪轉(zhuǎn)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(fā)電機三相輸出短接,這種方式在風輪轉(zhuǎn)速較快的情況下會造成大電流沖擊燒壞發(fā)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(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風力發(fā)電機配20kW控制器、逆變器等系統(tǒng)以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增加了機組整體成本,削弱了市場競爭力。
因此現(xiàn)有的風力發(fā)電機組技術(shù),由于是定漿矩設計,偏航限制控制,存在問題突出表現(xiàn)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(gòu),在國內(nèi)國際市場應用上也出現(xiàn)一定的負面影響,影響了中國中小型風力發(fā)電機行業(yè)的發(fā)展和國際市場競爭力。
2. 變漿矩技術(shù)在中小型風力發(fā)電機組中應用的必要性和緊迫性
我國現(xiàn)有中小型風力發(fā)電機組存在的問題,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機的情況下,推廣使用變漿矩風機,對現(xiàn)有風力發(fā)電機升級換代,提升國內(nèi)中小型風力發(fā)電機品質(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(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(wěn)定。(如圖4)