[发明专利]风力发电系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种发电系统，且特别是有关于一种风力发电系统。

背景技术

近年来，由于环保意识的抬头，使得再生能源的技术迅速发展。在这些再生能源之中，风力发电为一种简单且零污染的发电方式，其利用自然界所产生的风力驱动风力发电机的扇叶，以将外部风力转换为电能输出，进而供给负载(如：电池或输电网络)一定的电力。

然而，当外部风力增强时，风力发电机的扇叶转速也随的增加，使得风力发电机所产生的电能可能大于负载的可承受范围，造成发电系统的设备故障。再者，当外部风力过大时，风力发电机本体可能无法承受过高的转速而失控或损毁。

因此，迄今现有技术仍具有上述缺陷与不足之处需要解决。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种风力发电系统。

本发明提供了一种风力发电系统，其包含风力发电机、控制单元以及负载单元。风力发电机包含扇叶模块以及发电机，其中扇叶模块用以受外部风力的推动而驱动发电机的运转以产生电能。控制单元电性耦接风力发电机，并用以依据风力发电机的转速、输出功率、抽载电流、噪音以及外部风力的速度来控制风力发电机，其中当风力发电机的转速、输出功率、抽载电流、噪音中至少一者的数值超过临界值时，控制单元控制风力发电机由正常模式切换至转速控制模式，而当外部风力的速度大于预设风速时，控制单元控制该风力发电机由转速控制模式切换至安全模式。负载单元电性耦接控制单元，并用以接收风力发电机所产生的电能。

依据本发明内容的一实施例，当风力发电机所产生的电能大于负载单元的可承受值、风力发电机的转速大于预设安全转速、风力发电机的抽载电流大于绕线线径的可承受值或是风力发电机所产生的噪音大于预设规范值时，控制单元控制风力发电机由正常模式切换至该转速控制模式。

依据本发明内容的一实施例，当风力发电机操作于转速控制模式时，风力发电机的输出功率维持一定值。

依据本发明内容的一实施例，风力发电机在正常模式下依据一风速功率曲线产生电能，风速功率曲线为外部风力的速度所对应的风力发电机的最大功率输出。

依据本发明内容的一实施例，负载单元还包含转换单元、输电网络以及储电单元。转换单元用以将风力发电机所产生的电能转换成一电源。输电网络电性耦接转换单元，并用以接收转换单元所输出的电源。储电单元与转换单元并联耦接，用以储存风力发电机所产生的电能。

依据本发明内容的一实施例，风力发电系统还包含刹车单元，其电性耦接风力发电机与控制单元，其中控制单元更用以输出一控制信号，刹车单元依据控制信号控制风力发电机的转速。

依据本发明内容的一实施例，控制单元所产生的控制信号为开关脉冲信号或是脉冲宽度调变信号。

依据本发明内容的一实施例，控制单元将风力发电机所产生的部份电能分配给刹车单元，以调节风力发电机传递至负载单元的电能。

依据本发明内容的一实施例，控制单元在转速控制模式下调整刹车单元的开关周期，以控制风力发电机的转速。

依据本发明内容的一实施例，控制单元用以通过刹车单元的最大扭力抽载方式将风力发电机控制于一低速运转状态，使得风力发电机操作于安全模式。

因此，运用本发明所揭示的技术内容可改善上述现有技术的缺点与不足之处。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1为依照本发明内容的一实施方式的一种风力发电系统的电路方块示意图。

图2为依照本发明内容的一实施方式的一种风力发电系统的控制方法的流程示意图。

图3为本发明内容的一实施例中风力发电机的风速功率曲线示意图。

图4为本发明内容的一实施例中风力发电机的正常模式、转速控制模式以及安全模式下的输出功率示意图。

其中，附图标记说明如下：

100：风力发电系统

110：风力发电机

112：扇叶模块

114：发电机

120：控制单元

130：负载单元

132：转换单元

134：输电网络

136：储电单元

140：刹车单元

210～270：操作步骤

具体实施方式