具改善風力驅動感應發電系統低電壓運轉性能之串聯型動態電壓調整器研製

隨著風力發電裝置容量日益增加，風力機的運轉策略對電力系統穩定度的影響愈不容小覷。當風力發電機與市電併聯時，若匯流排發生接地故障，電力業者通常會要求風力發電機需具有低電壓運轉(Low Voltage Ride Through, LVRT)能力，繼續保持併聯發電。其主要原因，一為避免風力發電機併聯、解聯過於頻繁衝擊電力系統，二為希望在事故排除後風力機能夠及時提供有效電力，協助電力系統迅速回復至原來的工作點。相較於雙饋式感應發電機，雖然鼠籠式感應發電機具有控制簡單、結構堅固、體積小、價格便宜及保養容易等優點。然而，鼠籠式感應發電機的轉子磁場必須透過定子線圈之電流感應來建立，所以當與市電併聯時不但無法提供電力系統無效電力，反而需要吸收電力系統的無效電力，若匯流排電壓過低時，感應機甚至容易失去激磁，造成過電流及轉速的不穩定，以致難以在匯流排故障排除後協助電力系統復原。為了使鼠籠式感應發電機在低電壓事故時仍然保有激磁，本計畫擬在發電機定子側採用串聯動態電壓調整器(Dynamic Voltage Restorer, DVR)，其具有選擇補償電壓方向性之彈性，可避免傳統靜態同步補償器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)有加劇故障電流之可能，故相當適合應用在市電發生低電壓事故時，維持感應發電機的端電壓穩定。動態電壓調整器以電壓源型變流器為基礎，在其交流側利用耦合變壓器，串接於輸配電線路上；而在直流側僅需要被動電容器當作穩壓裝置，所以只要市電提供電容器及變流器微量的能量，即可維持電容器電壓之穩定。此外，透過變流器輸出電壓之調變，動態電壓調整器能夠對感應發電機及輸電線路進行連續無效電力的補償，在正常的情況下，可改善感應發電機或匯流排的電壓調整率，在匯流排發生低電壓故障時，除了可限制故障電流外，亦可降低故障時發電機之加速轉矩，進而提高發電機的穩定度及低電壓運轉能力。

系統編號:PB10007-7106
原計畫編號:NSC100-2221-E182-001