风力发电系统之最大功率追踪方法及装置

风力发电系统之最大功率追踪方法及装置第1页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/82內容大綱綠色電能發展契機目前台灣發電機組裝置容量圓餅圖風力發電之MPPT曲線最大功率追蹤之基本原理系統架構圖最大功率追蹤方法流程圖直流至交流轉換器控制方塊圖實驗結果圖結論第2页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/83綠色電能發展契機我國再生能源發展目標我國規劃中長期(2010~2020)再生能源發電容量配比達12%以上。裝置容量將擴增為現有3倍，達650萬瓩以上。

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年別2001200420102020項目

2020年裝置容量地熱水力生質能風能太陽能合計650萬瓩135萬瓩15萬瓩250萬瓩150萬瓩100萬瓩萬瓩

─35%─4.0%42%─14.5%─4.7%650萬瓩(11.3%)275億度330萬瓩(6.0%)125億度241萬瓩(5.8%)85億度223萬瓩(5.7%)67億度

資料來源:經濟部能源會,2001年1500MW942.5MW第3页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/84目前台灣發電機組裝置容量圓餅圖Source:台灣電力公司2006年03月第4页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/85風力發電之MPPT曲線風力輪機之輸出功率對發電機頻率理想特性曲線第5页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/86風力發電之MPPT曲線(續)風力發電機照片第6页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/87風力發電之MPPT曲線(續)利用工業風扇帶動風力發電機架構圖第7页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/88風力發電之MPPT曲線(續)利用工業風扇帶動風力發電機之MPPT曲線圖第8页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/89風力發電之MPPT曲線(續)利用馬達帶動風力發電機架構圖第9页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/810風力發電之MPPT曲線(續)利用馬達帶動風力發電機之MPPT曲線圖第10页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/811最大功率追蹤之基本原理在此假設配電系統的電壓為：

vs(t)=Vpsin(ωt)直流至交流轉換器之輸出電流為純正弦波且與市電電壓同相位，則

iinv(t)=Iinvsin(ωt)則直流至交流轉換器之輸出功率為

pinv(t)=vs(t)*iinv(t)=1/2*VpIinv(1-cos2ωt)第11页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/812最大功率追蹤之基本原理(續)而風能經三相橋式整流器整流成一直流電壓後之輸出功率為

Pwind=Vwind*Iwind

假設電能轉換器沒有損失，則

Pwind=Vwind*Iwind=1/2VpIinv

第12页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/813系統架構圖第13页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/814直流至直流轉換器電力架構圖第14页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/815最大功率追蹤方法流程圖第15页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/816直流至交流轉換器控制方塊圖第16页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/817實驗結果圖風力發電輸出300W，Inverter輸出總功率約182W，效率61%，Inverter輸出之電壓電流波形圖，（a）電壓波形。（b）電流波形。

最大功率追縱輸出功率圖。

第17页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/818實驗結果圖(續)Inverter輸出電流之THD當風力變動時，風力發電機之輸出功率曲線圖。第18页，共20页，2023年，2月20日，星期四2023/5/819結論由實驗結果可知，本論文所提出的最大功率追蹤法（直流至交流轉換器輸出電流振幅法），不必真正地去計算風力發電系統的輸出功率，就能達成最大功率追蹤之目的，因此使用本文所述之最大功率追蹤方