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應用於風力發電系統之永磁發電機設計建模與驗證

作者	徐佑銓、謝旻甫
摘要	本論又主要針對水磁無刷風力發電機提出一廣泛且系統化之設計流程。該設計流程整合風場、風力發電機葉片、永磁發電機以及後端電力負載等特性，並整合所有元件的特性使各元件能夠同時操作於其預期之操作點，使系統達到整體最佳性能。於風場分析部份，本文針對台灣低風速應用場合之風場特性進行估算，並提出適用該風場特性的電機規格。於發電機設計部分，本文建立一通用且精確之磁路模型，該模型可迅速計算出各種形式與各種槽極比的電機磁路，同時考慮磁路飽和問題，無須使用費時的有限元素模擬軟體。透過以該模型為運算核心之疊代程序，電機的幾何尺寸能夠迅速的被設計出。此外，為解決大型化永磁電機組裝問題，本文提出考量「後充磁」製程之系統化設計方法。後充磁法為一組裝後利用定子線圈通入瞬問大電流進行充磁的方法，該法可解決因轉子磁力性大所造成的組裝困難問題。而充磁過程所需要的電流，亦與電機的幾何尺寸一併考量於設計流程中。本研究所提出通用磁路模型之準確度以及考量後充磁法的設計可行性，已利用一350瓦的縮小化發電機原型機進行測試與驗證。透過實驗結果與有限元素軟體模擬之雙重比較，本磁路模型與設計方法獲得完整的驗證。本文亦利用此系統化之設計方法，設計出一540仟瓦適用於台灣風場之永磁發電機。該電機能夠在應用於台灣風場時，達到較高的經濟效益。
關鍵字	風力發電、永磁發電機、等效磁路、磁路模型、後充磁、低風速