Page 48 - 標檢局雙月刊198期

分析，可進行風力機組於不同風速、風向等操作條件下之動態行為分析。次系統 部分，以 MATLAB/SIMULINK 發展風力機組之旋角控制(pitch control)及轉向控 制(yaw control)，進行閉迴路模擬，分析於不同風況下，不同旋角控制及不同轉 向控制下，所產生之力量、轉速等。得以在更趨近於實際風況下進行動模擬分析， 本文成功整合三種不同分析工具，包含：FAST(空氣動力)、ADAMS(風力機組動 態)以及 MATLAB/SIMULINK(風機次系統及閉迴路控制系統)，克服三不同軟體 整合介面困難，可同時進行三軟體平行動態模擬(Co-simulation)分析。 貳、文獻回顧 搜尋歷年來有關風力機論文，1919 年 Betz 提出風車轉子效率係數 Cp 最大為 [1] 59 %，1985 年 Johnson 提出頂端速度比 λ(Tip speed ratio, TSR)：葉片頂端速度 與風速之比；風車轉子效率係數 Cp，用以比較出當時一般風力發電機設計特性。 風力發電機動態模擬(Dynamic simulation)技術為風機設計發展過程中不可或缺之 關鍵性技術，於設計階段評估風機之動態特性。近年來風力發電機動態模擬工具 陸續被發展及應用，風機模擬軟體 FAST 於 2002 年由 NREL(National Renewable Energy Laboratory，美國國家再生能源實驗室)開發出第一個整合版本(FAST v4.0)， [2] 陸續再改版，現在最新的版本為 2012 年 2 月發行的 FAST v7.01.00a-bjj 。2005 [3] 年成大航太研究所徐彬堯碩士論文 ”風車葉片運動模擬與動態分析”利用 FAST 建構水平軸式風車，然後將模型轉入 Adams 模擬軟體中進行分析與運動模擬； 並利用 ANSYS 有限元素商用軟體建立一個完整的風車葉片模型進行動態模擬分 析，將 FAST 所分析出作用在葉片上之等效力和等效力矩最大負載輸入計算，可 得出整個葉片之變形量、應力分布和自然振動頻率。此論文已具風力機設計驗證 [4] 雛形。2006 年 Boukhezzar 教授與 NREL 合作，提出創新 Multivariable 控制器整 合力矩與旋角控制，使用 FAST 軟體建構風機非線性系統，並使用 PID 及 LQG 控制器比較其結果。行政院原子能委員會核能研究所的陸仁凱 [5] 提出 FAST/SIMULINK 進行 150 kW 風機 IEC 61400-1 負載計算。2010 年成大航太研 [6] 究所吳文翔碩士論文 ”複材風力發電機葉片設計與分析”，利用 Matlab 建立視覺 化的使用者介面，在介面中建立葉片模型與材料分佈，輸出成純文字檔以供 42 Bureau of Standards, Metrology and Inspection