第五章 雙饋式風力發電系統控制策略對暫態電壓變動之影響研究
5.2 雙饋式風機併網暫態研究
5.2.2 雙饋式風機併網後風速對應旋角控制
本節探討雙饋式風機併網後風速變化對應旋角控制模式對範例系統之影響，探 討雙饋式風機併網後在風速限定範圍內旋角控制之調整情形及風速在限定範圍之外 風機與範例系統之暫態影響。在模擬內容設定方面，以風速變動14m/s到30m/s與風速 變動14m/s到0m/s二個案例探討在此模擬風速變動範圍內旋角角度的變化，負載設定 為範例饋線之年度最高負載740kw，二台風機採用電壓控制模式配合虛功率控制模 式，模擬案例如表5-2所示。
表5-2 風機併網後風速對應旋角控制之暫態分析模擬編號
Case01 風速變動14m/s到30m/s
Case02
重載下
(負載P.F為0.85) 風速變動14m/s到0m/s
5.2.2.1
風速變動14m/s
到30m/s
圖5-8為風速變動波形，模擬內容設定起始風速設為14m/s且風機運轉至額定輸 出，在20秒時風速逐漸由14m/s增速至30m/s；圖5-9與圖5-10為風機保護裝置及風機保 護裝置之說明，在接近30m/s時二台風機的保護裝置啟動，並同時在36.54秒切離以防 止風機損壞，切離原因為風速過高。圖5-11為風速變動14m/s到30m/s之暫態波形，當 風機額定輸出時，B02匯流排電壓為0.9964p.u.，B04匯流排電壓為1.0013p.u.，B06匯 流 排 電 壓 為0.9971p.u. 。 當 風 機 在 36.54 秒 與 系 統 切 離 後 ， B02 匯 流 排 電 壓 降 到 0.9957p.u.，B04匯流排風機處電壓降到0.9851p.u.，B06匯流排電壓降到0.981p.u.。旋 角控制為取轉子轉速與風速變化來作調整，旋角則因為風速逐漸增大而角度增大，而 在風機切離後旋角經過短暫的擺動後維持在36.14°。
圖5-8 風速變動14m/s到30m/s之風速變動波形
圖5-9 風速變動14m/s到30m/s之風機保護裝置
圖5-10 風速變動14m/s到30m/s之風機保護裝置之故障說明
(a) B02匯流排電壓 (b) B04匯流排電壓
(c) B06匯流排電壓 (d) 風機直流電壓
(e) 風機轉速 (f) 風機旋角變化
(g) 風力渦輪機輸出功率 (h) 風機電磁轉矩
(i) 風機實功率 (j) 風機虛功率 圖5-11 風速變動14m/s到30m/s之暫態波形
5.2.2.2
風速變動14m/s
到0m/s
圖5-12為風速變動波形，模擬內容設定起始風速設為14m/s且風機運轉至額定輸 出，在20秒時風速逐漸由14m/s減速至0m/s；二台風機的保護裝置在低風速不動作，
以旋角控制作調整。圖5-13為風速變動14m/s至0m/s之暫態波形，當風機額定輸出時，
B02 匯 流 排 電 壓 為 0.9964p.u. ， B04 匯 流 排 電 壓 為 1.0013p.u. ， B06 匯 流 排 電 壓 為 0.9971p.u.。當風機停止運轉時，B02匯流排電壓降到0.9961p.u.，B04匯流排電壓降到 0.9899p.u.，B06匯流排電壓降到0.9858p.u.。旋角則因為風速逐漸降低而調整到零角
度，風機輸出功率隨著風速降低而在40秒時降到零；由於風機運轉在低風速時仍然併 網於系統上而不切離，即使風機停止運轉，但由於雙饋式風機在電網側轉換器與風機 側轉換器之間有設置電容器，所以仍然能對饋線電壓有所提升。
圖5-12 風速變動14m/s到0m/s之風速變動波形
(a) B02匯流排電壓 (b) B04匯流排電壓
(c) B06匯流排電壓 (d) 風機直流電壓
(e) 風機轉速 (f) 風機旋角變化
(g) 風力渦輪機輸出功率 (h) 風機電磁轉矩
(i) 風機實功率 (j) 風機虛功率 圖5-13 風速變動14m/s到0m/s之暫態波形