TW201344048A - 具備定功率追蹤的風力發電機及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關一種具備定功率追蹤的風力發電機及其控制方法，其包括風車組、發電機、電能轉換模組、感測單元及控制模組。感測單元用以感測風力狀態或是發電機輸出的電力狀態而產生感測訊號。控制模組解讀感測訊號與第一預設值進行比對，可依據比對結果來調整電能轉換模組輸出的電流大小，其中，當感測單元產生之感測訊號高於第一預設值時，控制模組判定即時風力處於額定功率風速的範圍內，控制模組則執行定功率追蹤手段來控制風力發電機的運轉，並控制電能轉換模組加大或減少電流的輸出，藉由提升或降低發電機轉速，使發電機維持額定功率輸出電能。

Description

具備定功率追蹤的風力發電機及其控制方法

本發明係有關一種具備定功率追蹤的風力發電機及其控制方法，尤指一種使發電機可以維持額定功率輸出電能的控制技術。

由於風力發電機是採用自然風能來發電，所以具有無污染、環保以及節能減碳等諸多優點，因此，應用層面日益普及，而且逐漸受到相關業者的高度重視與青睞。再者，一般風力發電機的額定功率風速是指額定風速至切出風速之間的風速範圍，一般而言，約為每秒10~25公尺之間，在通常的情況下，風力發電機的額定風速大約在每秒10~15公尺之間，如第八、九圖所示，切出風速則在每秒25公尺左右，風力發電機在額定功率風速範圍(即每秒10~25公尺)運轉時，必須配合方向控制機構(pitch control)；或是其他阻尼運轉機構的控制下方能進行發電運轉，否則風力發電機會因輸出功率超出額定功率而遭致損毀，如第九圖所示，當輸出功率為Pn+1以及Pn+2時，由於額定功率為Pn，因此，發電機會因過載而損毀。

按，習用風力發電機為獲取最大風能，大多是透過方向控制機構或是其他阻尼運轉機構將風車組的受風方向正對風向，該方向控制機構可於外部風力大於額定風速時，驅使風車組轉向而與風向保持一定夾角，藉以避免風力發電機因超出額定功率而遭致毀損的情事發生。至於方向控制機構則包含被動式以及主動式二種方向控制機構。

被動式方向控制機構的代表性專利如本國發明公開第200916654號『應用尾翼桿控制輸出功率的風力發電機』所示，其包含一彈性尾桿及一尾翼，該彈性尾桿之一端連接於該風力發電機，該彈性尾桿之另一端連接該尾翼，在達到風力發電機額定功率風速之前，該尾翼與該彈性尾桿並不產生形變，或僅有少許彎曲，儘可能保持風機正對風向，以獲取最大風能；另一方面，在風速超過額定風速時(即13~15M/S)，則讓尾翼與彈性尾桿彎曲幅度加大，迫使風力發電機方向與風向成一預定角度。

該習用結構雖然可在13~25 M/S風速下透過尾翼與彈性尾桿讓風車組的受風方向與風向成預定角度，藉以控制風力發電機維持額定功率的輸出；惟，該習用結構之尾翼與彈性尾桿存在有彈性疲以乏及磨損等問題產生，以致無法透過尾翼與彈性尾桿讓風車組的受風方向與風向成預定角度，因而降低風力發電的效能，甚至造成風力發電機得毀損。

至於主動式方向控制機構的代表性專利則如本國新型第M393574號『風車翼片轉向結構』所示，其係以動力組來對應驅動風車頭軸心而使其風車頭轉動，而風車頭上係設有複數連結器對應與翼片軸心組接，且風車頭之翼片需依據風力大小而作角度轉向調整，於動力組中設有一基座，且基座上設有滑軌供一承座容設，該承座係對應套組在風車頭軸心一端，且設一驅動源帶動承座於滑軌內位移，再於風車頭內壁設有導槽，於導槽內嵌入一滑動板，且滑動板對應組設於風車頭軸心另一端，而於滑動板與翼片軸心之間組設有角度控制連動組，以讓驅動源帶動承座位移，而令風車頭軸心連動滑動板與角度控制連動組，使翼片軸心旋轉而調整翼片角度。

該習用結構雖然可使風力發電機於風力超過額定功率風速時，讓風車組的受風方向與風向成預定角度，以避免因超過額定功率輸出所致毀損的情事發生，惟，其動力組系由馬達、傳動齒輪組件以及轉向機構等構件所組成，所以組成結構較為複雜，不僅會因組裝及維修保養不易致使成本造價較高，而且必須供電給馬達，以致耗費較多的電能成本。

另一方面，在不同的風速下，風力發電機之輸出功率與發電機轉速的特性曲線如第九圖所示，在每一不同的風速下，風力發電機都有一個最大的功率點(如P1…Pn+2)，倘若將每一風速的最大功率點連接成一曲線，此曲線則為最佳運轉曲線，因此，一種可讓風力發電機保持在該曲線上運轉的方法即為最大功率追蹤方法，該最大功率追蹤方法可使風力發電機保持在最佳的運轉狀態，進而獲得最大的輸出功率，因此，最大功率追蹤方法已廣為相關領域業者普遍採用的習知技術。

接著，採用最大功率追蹤方法的代表性專利如本國發明公開第201102781『風力發電機最大功率追蹤方法』以及本國發明第I312030『風力發電系統之最大功率追蹤方法及裝置』所示，該等專利具體架構係包括一三相交流發電機、一三相整流電路、一升降壓電路及一市電並聯器，其具體運作是藉由調變一串工作週期來控制升降壓電路上的開關通、斷，並且計算出發電機即時的輸出功率，以決定下一次工作週期是增加或是減少，倘若功率相較於前一週期增加，則表示調變的方向正確，並使工作週期微增一調變量的長度；反之，當功率相較於前一週期減少，表示工作週期的調變方向與前一週期相反，並使工作週期微減一調變量的長度，藉由調變工作周期來改變輸出電流的大小，進而控制交流發電機的轉速變快或慢，以達到最大功率輸出的追蹤效果。

惟，該等專利並無強風運轉機制的建置，所以無法於額定功率風速範圍內(13~25 M/S)進行運轉發電，因此，必須以上述方向控制機構使風力發電機之受風方向與風向成預定角度後，方可進行運轉發電，以致無法利用強勁的風力來發電，從而降低風力發電的效能。有鑑於此，本申請人研發出一套可以改善前述習用結構缺失的本發明。

本發明主要目的在於提供一種不需借助方向控制機構即可達到額定功率風速運轉功效的風力發電機及其控制方法，主要係依據外界風力狀態來控制風力發電機的運轉，於額定功率風速範圍內運轉時，則可藉由調變電流輸出大小來控制發電機的轉速變快或變慢，進而使發電機得以維持額定功率輸出電能，故可避免因輸出功率超過額定功率所致的發電機毀損情事產生，而且在正常風速下運轉時，可以達到最大功率輸出的效能，因而具有環保節能減碳、結構簡化、成本低廉、施作控制容易、增加電能輸出效益以及提升風力發電效能等特點。

達成上述功效目的之技術手段，係包括一可承受風力而旋轉的風車組、一可受風車組的驅動而產生電力的發電機、一用以將發電機產生之電力轉換為至少一負載所需之電力形式的電能轉換模組、至少一感測單元及一控制模組，一風車組，其可承受風力而旋轉，感測單元用以感測風力狀態或是發電機輸出的電力狀態而產生至少一感測訊號，控制模組用以解讀感測訊號並與一第一預設值進行比對，而可依據比對結果來調整電能轉換模組輸出的電流大小，其中，當感測單元產生之感測訊號高於第一預設值時，控制模組判定即時風力處於一額定功率風速的範圍內，控制模組則以定功率追蹤手段來控制風力發電機的運轉，並控制電能轉換模組加大或減少電流的輸出，藉由提升或降低發電機的轉速使發電機維持額定功率輸出。

壹．本發明技術概念與特點

本發明不需借助方向控制機構的建置下，即可達到額定功率風速運轉的功效，至於本發明的技術概念在於，透過調變風力發電機的負載狀態來改變發電機(20)的轉速，簡而言之，在外部風力為額定功率風速範圍時，則以定功率方式控制發電機(20)的運轉，使發電機(20)的轉速變慢或變快，進而使發電機(20)維持額定功率來輸出電能，亦即讓風力發電機(20)之風車組(10)的轉動力矩變大或變小；另一方面，風力在額定功率風速以下時，則以最大功率追蹤方式來控制發電機(20)的運轉，而可在額定功率風速以下之不同風速皆能獲得最大輸出功率的發電效能。

本發明風力發電機的額定功率預設值是依據風車組(10)之扇葉長度以及發電機的功率大小而加以決定，一般而言，大型風力發電機(20)的額定功率約為600KW以上，小型風力發電機(20)的額定功率則為10KW以下；再者，本發明所稱的額定功率風速係與習用之風力發電機的額定功率風速相同(約為13~25M/S之間)。本發明確實可以依據外界風力狀態來控制風力發電機的運轉，於額定功率風速範圍內運轉時，則可藉由調變電流輸出大小來控制發電機的轉速變快或變慢，進而使發電機得以維持額定功率輸出電能，故可避免因輸出功率超過額定功率所致的發電機毀損情事產生，而且在正常風速下運轉時，可以在不同風速下皆能達到最大功率輸出的發電效能，因而具有環保節能減碳、結構簡化、成本低廉、施作控制容易、增加電能輸出效益以及提升風力發電效能等特點。

貳．本發明基本實施例

2.1風力發電機的基本實施例

請配合參看第一至四圖所示，基於前述目的功效，本發明基本實施例係包括一可承受風力而旋轉的風車組(10)、一可受風車組(10)的驅動而產生電力的發電機(20)、一用以將發電機(20)產生之電力轉換為至少一負載(60)所需之電力形式的電能轉換模組(30)、至少一感測單元(40)及一控制模組(50)，此感測單元(40)的具體架構可以是一種感測風力狀態的風速計；或是回饋發電機(20)之電力狀態的電流/電壓回授電路40a，如第一至三圖所示。至於控制模組(50)則是解讀感測訊號後與一第一預設值進行比對，而可依據比對結果來調整電能轉換模組(30)輸出的電流大小，當感測單元(40)產生之感測訊號高於第一預設值時，控制模組(50)則判定即時風力處於一額定功率風速的範圍內(如13~25M/S之間)，此時，控制模組(50)執行定功率追蹤手段以控制發電機的運轉，如第五圖所示，同時，控制模組(50)進一步控制電能轉換模組(30)加大或減少電流輸出，使發電機(20)處於高或低的負載運轉狀態，藉以提升或降低發電機(20)的轉速，進而控制發電機(20)維持額定功率輸出。由第六圖所示得知，當發電機(20)於額定功率風速的範圍內(如13~25M/S之間)運轉時，發電機(20)則可維持在額定功率來輸出電能，此時，發電機(20)的轉速則由快逐漸轉慢，亦即發電機(20)的輸出電流逐漸增大；另一方面，再由第七圖所示得知，當發電機(20)於額定功率風速的範圍內(如13~25M/S之間)運轉時，發電機(20)則維持在額定功率來輸出電能，發電機(20)的轉速則由慢逐漸轉快，亦即使發電機(20)的輸出電流逐漸減少。

又，當感測單元(40)測訊號低於第一預設值時，即風力低於額定功率風速(如3~12M/S之間)，控制模組(50)則執行最大功率追蹤手段以控制發電機(20)的運轉。

2.2本發明控制方法的實施

請配合參看第一至四圖所示，基於前述功效目的，本發明控制方法的實施例，係於控制模組(50)建立一可供比對的資料庫(54)，再於資料庫(54)儲存一第一預設值、一第二預設值及一額定功率預設值，控制模組(50)於解讀感測訊號後與第一預設值及第二預設值進行比對，而可依據比對結果來調整電能轉換模組(30)輸出的電流大小，至於第一、第二預設值可以是指與風力狀態呈線性對應關係的電壓值或是電流值而言。

當感測單元(40)產生之感測訊號高於第一預設值且低於第二預設值時，控制模組則(50)判定即時風力處於額定功率風速範圍內(如13~25M/S之間)，此時，控制模組(50)則執行定功率追蹤手段以控制風力發電機的運轉，並且控制電能轉換模組(30)加大或減少電流的輸出，藉由提升或降低發電機(20)的轉速，使發電機(20)維持額定功率輸出；當感測單元(40)產生之感測訊號低於第一預設值時，控制模組則(50)判定即時風力低於額定功率風速(如3~12M/S之間)，控制模組(50)則執行最大功率追蹤手段以控制風力發電機的運轉。

參．本發明技術特徵的具體實施

3.1控制模組的實施

請參看第一至四圖所示，本發明控制模組(50)主要是依據感測訊號來推斷外部即時的風力狀態，於一種可行的實施例中，控制模組(50)係以脈波寬度調變訊號(PWM)來控制電能轉換模組(30)之一開關元件(31)的通、斷，用以調變電能轉換模組(30)對負載(60)輸出的電流大小，當電能轉換模組(30)對負載(60)輸出的電流愈大，則發電機(20)的轉速愈慢；當電能轉換模組(30)對負載(60)輸出的電流愈小，則發電機(20)的轉速愈快。

於一種更為具體的實施例中，控制模組(50)設定有第一預設值、第二預設值及額定功率預設值，且控制模組(50)包括一用以輸出脈波寬度調變訊號來控制開關元件(31)通斷的驅動電路(51)、一用以將感測訊號予以放大處理的訊號放大電路(52)，及一控制器(MCU)(53)，該控制器(MCU)(53)內建有一用以將感測訊號轉換為數位訊號的訊號轉換電路(A/D)，並於控制器(MCU)(53)寫入有一用以執行上述定功率追蹤手段以及上述最大功率追蹤手段的運算程式。如第五圖所示，於執行定功率追蹤手段時，控制模組(50)是依據感測訊號而計算出即時的輸出功率(此感測訊號可以是輸出電流以及電壓)，並與額定功率預設值進行比對，當輸出功率為額定功率預設值時，控制模組(50)則輸出前一周期的脈波寬度調變訊號，當輸出功率大或小於額定功率預設值時，控制模組(50)則對下一周期之脈波寬度調變訊號進行一調變量的增或是減。

另，於執行最大功率追蹤手段時，控制模組(50)則是依據即時輸出功率以決定下一周期之脈波寬度調變訊號的寬度是增加或是減少，當輸出功率相較於前一週期的輸出功率增加時，控制模組(50)則使下一週期的脈波寬度調變訊號則微增一調變量，當輸出功率相較於前一週期的輸出功率減少時，控制模組(50)之脈波寬度調變訊號則微減一調變量；當感測訊號高於第二預設值時，控制模組(50)則判定風力超過一切出風速(如25M/S以上)，如第八圖所示，控制模組(50)則以一煞車手段對發電機(20)進行煞車停機。

3.2電能轉換模組的實施

請參看第一至三圖所示，本發明採用的發電機(20)是一種三相交流發電機(20)，此交流發電機(20)包括一機座(21)，及一與機座(21)樞接的轉軸(22)，轉軸(22)具有一穿出機座(21)可供風車組(10)裝設的延伸段，而可受風車組(10)的驅動而旋轉，至於電能轉換模組(30)則包含一交-直流轉換器(32)及一直-直流轉換器(33)，交-直流轉換器(32)用以將交流發電機(20)之三相交流電轉換為直流電，直-直流轉換器(33)則將交-直流轉換器(32)之直流電升壓或是降壓輸出，開關元件則(31)可受控制模組(50)的觸發而控制直-直流轉換器(33)對負載(60)所輸出的電流大小。

3.3負載的實施形態

第一圖所示係為本發明負載(60)的第一具體實施例，於本實施例中，負載(60)為一種供電單元(61)，此供電單元(61)的具體實施例係包含至少一二次電池，及一與直-直流轉換器(33)之輸出端電性連接的充放電控制電路，充放電控制電路用以控制直-直流轉換器(33)對二次電池的充電時機以及二次電池的放電時機，而可藉由調節輸往二次電池的直流電流來控制發電機(20)的轉速。

第二圖所示係為本發明負載(60)的第二具體實施例，於本實施例中，負載(60)為一種直-交流轉換器(62)，此直-交流轉換器(62)用以將直-直流轉換器(33)輸出的直流電轉換為交流電，並將交流電饋入至一市電網路系統(AC)之中，而可藉由調整輸往市電網路系統(AC)的交流電流來控制發電機(20)的轉速。

第三圖所示係為本發明負載(60)的第三具體實施例中，是將第一、第二具體實施例予以合併實施，電路結構則如第三圖所示。

肆．本發明具體實施例的運作

請參看第四圖所示，本發明於具體運作時，首先於控制模組(50)之記憶體建立有一第一預設值、一第二預設值及額定功率預設值儲存的資料庫(54)，當控制模組(50)解讀感測訊號後，則立即判斷出外界即時的風力狀態，進而控制風力發電機以定功率追蹤手段運轉，或是最大功率追蹤手段運轉，或是切出風速後煞車停機。

4.1定功率追蹤手段的運作

請參看第一至三圖及第五圖所示，本發明於執行定功率追蹤手段時，即表示感測訊號高於第一預設值且低於第二預設值，同時判斷出外部風力是處於額定功率風速範圍內(約13~25M/S之間)，此時控制模組(50)以脈波寬度調變訊號來控制電能轉換模組(30)之開關元件(31)的通或斷，以控制電能轉換模組(30)的輸出電流大小，控制模組(50)依據感測訊號計算出即時的輸出功率，並與額定功率預設值進行比對，當輸出功率為額定功率預設值時，控制模組(50)則輸出前一周期的脈波寬度調變訊號；反之，當輸出功率大或小於額定功率預設值時，控制模組則(50)則對下一周期之脈波寬度調變訊號進行一調變量的增或是減，藉由驅使電能轉換模組(30)加大或減少輸出電流，使發電機(20)處於高或低的負載運轉狀態，而可提升或降低發電機(20)的轉速，如此即可控制發電機(20)維持額定功率輸出電能。

再由第八圖中得知，在13~25M/S的額定功率風速範圍，發電機(20)的輸出功率可以維持在額定功率Pn的位置上，同時發電機(20)的轉速亦可被控制在由Ω1→Ωn(即轉速由慢轉快，輸出電流逐漸變小)，如第七圖所示；或是轉速被控制在由Ωn→Ω1(即轉速由快轉慢，輸出電流逐漸變大)，如第六圖所示。

4.2最大功率追蹤手段的運作

請參看第四、五圖所示，本發明於執行最大功率追蹤手段時，即表示感測訊號低於第一預設值，此時控制模組(50)隨即判定外部風力低於額定功率風速(約3~15M/S之間)，同時控制模組(50)依據即時的輸出功率以決定下一周期之脈波寬度調變訊號是增加或是減少，當輸出功率相較於前一週期的輸出功率增加時，控制模組(50)則使下一週期的脈波寬度調變訊號微增一調變量，當輸出功率相較於前一週期的輸出功率減少時，控制模組則使下一週期之脈波寬度調變訊號微減一調變量，如此即可使發電機(20)獲得最大輸出功率的發電效能。

進一步來說，本發明最大功率追蹤手段可以採用相對簡單的擾動觀察法而加以實現，較為具體運作是藉由調變一脈波寬度調變訊號來控制直-直流轉換器(33)上的開關元件(31)通、斷，並且透過量測的電流及電壓來計算出即時的輸出功率，以決定下一周期的脈波寬度調變訊號是增加或是減少，倘若功率相較於前一週期增加，則表示調變的方向正確，控制模組(50)則使脈波寬度調變訊號微增一調變量；反之，當功率相較於前一週期減少，則表示工作週期的調變方向與前一週期相反，控制模組(50)則使脈波寬度調變訊號微減一調變量，藉由調變工作周期來改變輸出電流的大小，進而調變交流發電機(20)的轉速快慢，以達到最大功率輸出的追蹤效果。請再配合參看第六、七圖所示，當風速為12M/S時，發電機(20)的輸出功率可以來到P3的最大功率點，當風速為8M/S時，發電機(20)的輸出功率可以來到P2的最大功率點，當風速為5M/S時，發電機(20)的輸出功率可以來到P1的最大功率點。

4.3煞車手段的運作

當感測訊號高於第二預設值時，控制模組(50)則判定即時風力超過一切出風速(約25M/S以上)，如第八圖所示，為避免發電機(20)因風力過強所致的燒毀情事發生，控制模組(50)則驅使一煞車手段對發電機(20)進行煞車停機。此外，使用者亦可依據停機需求，而以手動控制的方式使風力發電機(20)煞車停機，至於上述煞車手段的具體實施例可以一種適用於電動機、發電機(20)的線圈短路煞車機構或是一種機械式的煞車機構，由於煞車手段係為相當普遍的習知技術，故不予贅述。

伍．結論

因此，藉由上述技術特徵的建置，本發明確實不需借助方向控制機構的建構即可達到額定功率風速運轉的功效，而且可以依據外界風力狀態來控制風力發電機的運轉，於額定功率風速範圍內運轉時，則可藉由調變電流輸出大小來控制發電機的轉速變快或變慢，進而使發電機得以維持額定功率輸出電能，故可避免因輸出功率超過額定功率所致的發電機毀損情事產生，而且在正常風速下運轉時，可以達到最大功率輸出的效能，因而具有環保節能減碳、結構簡化、成本低廉、施作控制容易、增加電能輸出效益以及提升風力發電效能等特點。

以上所述，僅為本發明之一可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列申請專利範圍所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明之方法及其機構，除上述優點外，並深具產業之利用性，可有效改善習用所產生之缺失，而且所具體界定於申請專利範圍之特徵，未見於同類物品，故而具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請　鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

(10)．．．風車組

(20)．．．發電機

(21)．．．機座

(22)．．．轉軸

(30)．．．電能轉換模組

(31)．．．開關元件

(32)．．．交-直流轉換器

(33)．．．直-直流轉換器

(40)．．．感測單元

(40a)．．．電壓回授電路

(50)．．．控制模組

(51)．．．驅動電路

(52)．．．訊號放大電路

(53)．．．控制器(MCU)

(54)．．．資料庫

(60)．．．負載

(61)．．．供電單元

(62)．．．直-交流轉換器

AC．．．市電網路系統

第一圖係本發明第一種負載實施例的電路控制示意圖。

第二圖係本發明第二種負載實施例的電路控制示意圖。

第三圖係本發明第三種負載實施例的電路控制示意圖。

第四圖係本發明控制模組之控制連結示意圖。

第五圖係本發明本發明控制模組之控制流程示意圖。

第六圖係本發明發電機轉速與功率之間的特性曲線示意圖。

第七圖係本發明發電機轉速與功率之間的另一特性曲線示意圖。

第八圖係係本發明風速速與功率之間的特性曲線示意圖。

第九圖係習知技術功率與發電機轉速之間的特性曲線示意圖。

(10)．．．風車組

(20)．．．發電機

(21)．．．機座

(22)．．．轉軸

(30)．．．電能轉換模組

(31)．．．開關元件

(32)．．．交-直流轉換器

(33)．．．直-直流轉換器

(40a)．．．電壓回授電路

(50)．．．控制模組

(60)．．．負載

(61)．．．供電單元

Claims (10)

1. 一種具備定功率追蹤的風力發電機，其包括：一風車組，其可承受風力而旋轉；一發電機，其可受該風車組的驅動而產生電力；一電能轉換模組，其用以將該發電機產生之電力轉換為至少一負載所需的電力形式；至少一感測單元，其用以感測風力狀態或是該發電機輸出的電力狀態而產生至少一感測訊號；及一控制模組，其用以解讀該感測訊號並與一第一預設值進行比對，而可依據比對結果來調整該電能轉換模組輸出的電流大小，其特徵在於：當該感測單元產生之該感測訊號高於該第一預設值時，該控制模組判定即時風力處於一額定功率風速的範圍內，該控制模組則執行一定功率追蹤手段以控制該風力發電機的運轉，並控制該電能轉換模組加大或減少電流的輸出，藉由提升或降低該發電機的轉速使該發電機維持額定功率輸出。
2. 如請求項第1項所述之具備定功率追蹤的風力發電機，其中，當該感測單元產生之該感測訊號低於該第一預設值時，該控制模組則判定即時風力低於該額定功率風速，該控制模組則執行最大功率追蹤手段以控制該發電機的運轉。
3. 一種具備定功率追蹤的風力發電機，其包括：一風車組，其可承受風力而旋轉；一發電機，其可受該風車組的驅動而產生電力；一電能轉換模組，其用以將該發電機產生之電力轉換為至少一負載所需的電力形式；至少一感測單元，其用以感測風力狀態或是該發電機輸出的電力狀態而產生一感測訊號；及一控制模組，其用以解讀該感測訊號並與一第一預設值進行比對，而可依據比對結果來調整該電能轉換模組輸出的電流大小，其特徵在於：當該感測單元產生之該感測訊號高於該第一預設值時，該控制模組則判定即時風力處於額定功率風速範圍內，並執行一定功率追蹤手段以控制該風力發電機的運轉，用以控制該電能轉換模組加大或減少電流的輸出，藉由提升或降低該發電機的轉速使該發電機維持額定功率輸出，當該感測單元產生之該感測訊號低於該第一預設值時，該控制模組則判定即時風力低於該額定功率風速，並執行一最大功率追蹤手段以控制該發電機的運轉。
4. 如請求項第3項所述之具備定功率追蹤的風力發電機，其中，該控制模組係以至少一脈波寬度調變訊號來控制該電能轉換模組之一開關元件的通斷，藉以調變該電能轉換模組對該負載輸出的電流大小，且該控制模組設定有該第一預設值、一第二預設值及一額定功率預設值，該控制模組更包括：一驅動電路，其用以輸出該脈波寬度調變訊號來控制該開關元件的通、斷；一訊號放大電路，其用以將該感測訊號予以放大處理；及一控制器(MCU)，其內建有一用以將該感測訊號轉換為數位訊號的訊號轉換電路(A/D)，該控制器(MCU)寫入有一用以執行該定功率追蹤手段與該最大功率追蹤手段的運算程式，執行該定功率追蹤手段時，該控制模組依據該感測訊號計算出即時的輸出功率，並與該額定功率預設值進行比對，當該輸出功率為該額定功率預設值時，該控制模組則輸出前一周期的該脈波寬度調變訊號，當該輸出功率大或小於該額定功率預設值時，該控制模組則對下一周期之該脈波寬度調變訊號進行一調變量的增或是減；執行該最大功率追蹤手段時，該控制模組依據即時的該輸出功率以決定下一周期之脈波寬度調變訊號的寬度是增加或是減少，當該輸出功率相較於前一週期的該輸出功率增加時，該控制模組則使下一週期的該脈波寬度調變訊號的寬度微增一調變量，當該輸出功率相較於前一週期的該輸出功率減少時，該控制模組則使下一週期之該脈波寬度調變訊號的寬度微減一調變量；當該感測訊號高於該第二預設值時，該控制模組則判定即時風力超過一切出風速，該控制模組則驅使一煞車手段對該發電機進行煞車停機。
5. 如請求項第4項所述之具備定功率追蹤的風力發電機，其中，該發電機為一三相交流發電機，該電能轉換模組包含：一交-直流轉換器，其用以將該交流發電機之三相交流電轉換為直流電；一直-直流轉換器，其用以將該交-直流轉換器之該直流電升壓或是降壓輸出，該開關元件可受該控制模組的觸發而控制該直-直流轉換器對該負載所輸出的電流大小。
6. 如請求項第1、3或5項所述之具備定功率追蹤的風力發電機，其中，該負載係為一用以供應至少一直流負載設備所需電源的供電單元，該供電單元包含至少一二次電池，及一與該直-直流轉換器之輸出端電性連接的充放電控制電路，該充放電控制電路用以控制該直-直流轉換器對該二次電池的充電時機以及該二次電池組的放電時機。
7. 如請求項第1、3或5項所述之具備定功率追蹤的風力發電機，其中，該負載係為一直-交流轉換器，其用以將該直-直流轉換器輸出的該直流電轉換為交流電，並將該交流電饋入至一市電網路系統(AC)之中。
8. 如請求項第1項所述之具備定功率追蹤的風力發電機，其中，該感測單元係選自一電流回授電路、一電壓回授電路以及一風速計的其中至少一種。
9. 一種具備定功率追蹤的風力發電機控制方法，其包括下列步驟：提供一風車組、一發電機、一電能轉換模組、至少一感測單元及一控制模組；該發電機可受該風車組的驅動而產生電力，該電能轉換模組再將該發電機產生之電力轉換為至少一負載所需的電力形式；以該感測單元感測風力狀態或是該發電機輸出的電力狀態而產生至少一感測訊號；及於該控制模組建立一可供比對的資料庫，再於該資料庫儲存一第一預設值、一第二預設值，及一額定功率預設值，該控制模組解讀該感測訊號後與該第一預設值及該第二預設值進行比對，而可依據比對結果來調整該電能轉換模組輸出的電流大小，其特徵在於：當該感測單元產生之該感測訊號高於該第一預設值且低於該第二預設值時，該控制模組則判定即時風力處於額定功率風速的範圍內，並執行一定功率追蹤手段以控制該風力發電機的運轉，使該電能轉換模組加大或減少電流的輸出，藉由提升或降低該發電機的轉速，使該發電機維持額定功率輸出，當該感測單元產生之該感測訊號低於該第一預設值時，該控制模組則判定即時風力低於該額定功率風速，該控制模組則執行一最大功率追蹤手段以控制該發電機的運轉。
10. 如請求項第9項所述之具備定功率追蹤的風力發電機控制方法，其中，所提供之該控制模組係以至少一脈波寬度調變訊號來控制該電能轉換模組之一開關元件的通斷，藉以調變該電能轉換模組對該負載輸出的電流大小，該控制模組更包括下列的控制步驟：執行該定功率追蹤手段時，該控制模組依據該感測訊號計算出即時的輸出功率，並與該額定功率預設值進行比對，當該輸出功率為該額定功率預設值時，該控制模組則輸出前一周期的該脈波寬度調變訊號，當該輸出功率大或小於該額定功率預設值時，該控制模組則對下一周期之該脈波寬度調變訊號進行一調變量的增或是減；執行該最大功率追蹤手段時，該控制模組依據即時的該輸出功率以決定下一周期之脈波寬度調變訊號的寬度是增加或是減少，當該輸出功率相較於前一週期的該輸出功率增加時，該控制模組則使下一週期的該脈波寬度調變訊號的寬度微增一調變量，當該輸出功率相較於前一週期的該輸出功率減少時，該控制模組則使下一週期之該脈波寬度調變訊號的寬度微減一調變量；及當該感測訊號高於該第二預設值時，該控制模組則判定即時風力超過一切出風速，該控制模組則驅使一煞車手段對該發電機進行煞車停機。