直線葉型立軸風(fēng)輪與新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的合理匹配

　　圖3所示為，以風(fēng)速為參數(shù)，受風(fēng)面積5m2的SW-VAWT功率特性，以及整流方式下的功率特性。穩(wěn)定風(fēng)速下各個風(fēng)速的風(fēng)輪輸出與發(fā)電機(jī)輸入的交點(diǎn)，為風(fēng)輪的工作點(diǎn)。圖中，用實(shí)線連接的各個風(fēng)速的最大輸出點(diǎn)為三次（立）方曲線，也即，風(fēng)輪具有的最大功率。

　　　　　　　　　　　　　　
　　由此，如果忽略齒輪傳動等的機(jī)械損耗，風(fēng)輪的輸出=發(fā)電機(jī)的輸入。為了經(jīng)常從風(fēng)中獲得最大的功率，對應(yīng)于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)輸入功率特性，若能跟蹤風(fēng)輪最大功率的立方曲線，則十分理想。
　　2.2 原來的發(fā)電裝置
　　對原來的小型風(fēng)力發(fā)電裝置而言，有變頻方式和整流方式。變頻方式中，通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的可變速運(yùn)轉(zhuǎn)，能取得風(fēng)輪的最大輸出功率，但變頻控制回路的操控電源所需的待機(jī)功率，以及因PWM變換器的開關(guān)損耗，總的消耗功率比低風(fēng)速時從風(fēng)輪得到的最大功率還多，故存在年凈發(fā)電量少的問題。
　　一般在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電裝置向容易用作負(fù)荷的直流電源輸出，采用這一形式較好。此時，將整流器接到永磁發(fā)電機(jī)的輸出，該整流方式的發(fā)電機(jī)輸入功率，如圖3的虛線所示。當(dāng)風(fēng)速在出現(xiàn)頻度高的5m/s風(fēng)速以下時，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速即為該風(fēng)速下的最高轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)的輸出電壓，比作為負(fù)荷的直流電源的電壓還低，因此存在的問題是不能獲取功率。
　　3 無CC方式的發(fā)電裝置
　　3.1 無CC方式的原理   
　　為了獲得風(fēng)輪的最大功率，按照式(4)，發(fā)電機(jī)功率，能跟蹤對應(yīng)于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速而具有的立方特性（即風(fēng)輪最大的功率曲線），并考慮電氣損耗的基礎(chǔ)上，所能取出的發(fā)電機(jī)功率是最理想的。無CC方式中，只有勿需操控電源的無源元件，圖3中的實(shí)線與虛線重疊，對這種方式進(jìn)行了開發(fā)。
　　3.2 無CC方式的主電路結(jié)構(gòu) 
　　所謂“無CC”，即“無控制電路”或者“無變換器電路”。這是由內(nèi)裝多個線圈并產(chǎn)生不同感應(yīng)電壓有效值的永磁發(fā)電機(jī)，帶分接抽頭的電抗器，以及僅由無源元件構(gòu)成的整流器所組成。這樣一種CPU和未使用開關(guān)器件等有源元件，是無CC方式的一大特點(diǎn)。圖4為無CC的永磁發(fā)電機(jī)，內(nèi)部裝有兩種線卷時的主電路結(jié)構(gòu)實(shí)例。圖5所示，為圖4的無CC方式下，向作為負(fù)荷的恒定直流電源輸出時的輸入/輸出特性曲線。