整合獨立型風力驅動感應發電機系統激磁及調速機制之主動式電壓-頻率調整器研製

本研究為國科會計畫：「用以改善獨立感應發電機系統動態激磁特性之新型靜態同步補償器設計」(NSC96-2218-E-182-001)之延續計畫。該計畫主要藉由無效電力補償器動態改善獨立感應發電機系統在變動負載下之激磁特性，進而提高感應發電機之電壓調整率。然而，當感應發電機由風力機驅動時，除了電壓容易因負載及風速改變而變動外，其輸出之頻率也很難維持固定。本研究主要之目的在於研製一套主動式電壓-頻率調整器，其除了整合傳統同步發電機激磁機及調速機之功能外，且具有更快速的動態響應能力，使得獨立型風力驅動感應發電機系統，在足夠的風能下可具有定電壓及定頻率之電力輸出。在風力發電系統中，電壓的調整可藉由無效電力補償器來達成，但是對於有效電力的控制而言，由於風力機之轉子慣性常數極大，所以很難以調速機即時控制其輸出之功率，故一般僅藉由風力機葉片之旋角控制來避免風力機的超速運轉。為了達到定電壓及定頻率電力輸出之要求，本計畫將提出一套主動式電壓-頻率調整器，該系統主要由一個具有動態直流負載之電壓源型變流器所構成，使用動態負載的目的在於快速消耗風力發電系統中多餘的有效電力以達到系統頻率之調整，而無效電力的控制則可藉由電壓源型變流器輸出電壓的大小來控制。本計畫首先將進行理論推導及電腦動態數學模型之建立。其次，由於風力發電系統有效電力及無效電力之響應速度迥異，所以在控制器的設計上需協調有效電力及無效電力之迴路增益，以有效匹配系統之時間常數特性。最後，利用上一年度計畫之實驗平台為基礎，以負載及風速變動來驗證所提之主動式電壓-頻率調整器對獨立型感應發電機輸出電壓及頻率之調整能力。

系統編號:PB9709-4328
原計畫編號:NSC97-2221-E182-059