TWI356876B - Control system of wind farm and wind farm - Google Patents

Description

1356876 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種風電場技術，更詳而言之，係關 於一種用以使風_電.場中所有風力機同步運轉之風電場控制 系統及風電場，並特別適用於接近負載中心之風電場。 【先前技術】 為解決化石燃料供應問題及氣候暖化危機，自21世 紀起，再生能源的推廣已受到極大重視，包括水力發電、 * 風能、太陽光電、太陽熱能、地熱、生質能、海洋能等， 其中又以風能被公認為在發展規模和發電成本上同時具有 最大的進展空間，因此近幾年全球風力發電的安裝容量及 產業規模都保持極高之成長率，且此趨勢預估至少可再維 持十年以上。 而大部分再生能源發電裝置都沒有排污的問題，而一 般亦認為風力發電在發電過程中不會產生任何污染，而且 φ 風能取之不盡、用之不竭，毋庸擔憂燃料供應成本的問題。 但是即使如此，由於風力機日趨大型化，由大型風力機群 聚所形成的風電場(wind farm)更是動見觀瞻，對自然生態 環境或人文環境實會造成一些負面影響（如視覺衝擊、噪音 污染、電磁干擾、公共安全、對野生動物之影響、對觀光 事業的影響、以及對社區利益之影響等），各國政府及相關 單位或利益團體都對此相當重視。對一般人類而言，風電 場所產生的視覺衝擊及噪音污染對曰常生活之影響較大。 就傳播距離而論，噪音影響範圍通常都在1至2公里以内， 4 111105DP01 1356876

多為細長型，遠觀形似利箭或利刀， 生切割或穿刺的感覺，特別是，在 嗎嘴地的條件下，高度 清晰觀看，而全球新近 v)上下之機型，其塔架 150公尺以上，因此其 。而且’大型風力機葉片 刀’對空間或天際線會產 在轉動時’整個風電場中 鲁各風力機的葉片因風力機設置位置與方向的不同，所接受 的風力及遭遇的風阻也會有所不同，造成旋轉角度也有所 不同，如此，對視線的干擾更大，此等視線干擾在鳥類飛 行中’已被觀察到呈現出「柵欄效應」’亦即，雖然葉輪 轉速緩慢’鳥類誤撞擊率並不高，但葉片轉動的干擾驅使 群飛鳥類繞過風電場行，打亂其原本的飛行路線及隊形。 為了改善風電場造成視覺衝擊的問題，如國際PCT 專利公告第W02007074181A1號發明專利、美國專利公告 φ 第US2003035725A1號發明專利、以及日本專利公告第 JP2004019515A號發明專利等分別提出以不同框架結構將 葉片運動輪廓予以包裹之方式，以降低視覺衝擊’但前述 各項技術均涉及對現有風力機硬體設備的改動’將耗費大 量成本；此外，亦有例如國際專利公告第 W02007080234A1號提出將風力機之禁片運動輪廓予以柔 和，即將該葉片由細長型改為半錐體絮，以降低視覺衝擊’ 但此種改良技術，不但同樣浪費成本，且改變葉片的形狀 不適於大型風力機之應用。 5 1I1105DP01 1356876 為了避免對現有風力機硬體設備的更動，且同時可達 到改善風電場造成視覺衝擊的問題，又有例如美國專利公 告第US2006267347A1號發明專利、及美國專利公告第 US66611.11B1號發瓦專利分_別提出直接檢測風力_機_葉輪 轉動時所產生的陰影，並判斷陰影之變化是否超過預先設 定值，若超過設定值，表示將對鄰近之住屋產生視覺困擾， 則停止風力機運轉。 惟，前述技術雖避免了更動現有風力機硬體設備而造 • 成成本浪費的弊端，然，一旦陰影之變化超出設定值則必 需停止風力機運轉，如此，將影響風電場的發電效率，實 有違設置風力機之初衷。 承上述，有鑑於分散式發電系統(Dispersed Generation System)為電力系統(Power System)未來發展趨勢，風電場 之言免置逐漸接近負載中心（Load Center)，亦即耗電量較大 之都會區或工業區，其人口密集度高，因此視覺障礙會成 φ 為風能推廣之障礙，不利於再生能源之普及化，亦即有礙 於各國政府推動節能減碳之執行成效。 綜上所述，如何提出一種可解決習知技術中之種種缺 失之風電場控制系統及風電場，以在不更動現有硬體設備 且不影響發電效率的前提下，改善風電場造成的視覺衝 擊，實為目前亟欲解決之技術問題。 【發明内容】 鑒於上述習知技術之缺點，本發明係提供一種在不更 動現有硬體設備且不影響發電效率的前提下，改善風電場 6 111105DP01 1356876 造成的視覺衝擊之風電場控制㈣及風電場。 為使本發明能解決前述習知技術之問L本發明所提 狀風電％㈣线，係應用於具有複數個風力機之風電 %中-’其.中..’各該風力機設有包含複數個 風電場控制系統係至少包括：通信模組，用以盘各該風: 以及處理模組’係依據各該風力機之風 速貝枓#出平輕速值，並預設平均風速與轉子轉速的 對應關聯關係，以計算出風力機葉輪之共同轉速(eollective rotor speed)，而當該風電場進行初次運轉時先產生初始 轉角指令並經由㈣信触傳駐各該風力機，使各該風 力機之葉輪執行對位程序（alignment pr〇cess)而驅使各該 風力機之葉輪上的葉片移動至初始位置，之後，依據每間 隔一取樣時間區段擷取該平均風速值，並據以搭配運算處 理規則，以計异出該共同轉速之轉子角度位置值，並經由 該通信模組傳送至各該風力機，以供各該風力機驅使各該 風力機之葉輪皆依據該轉子角度位置值自該初始位置進行 同步運轉。 承上述，為使本發明能解決前述習知技術之問題，本 發明所k供之風電％，係至少包含：複數個風力機、一風 電場控制系統、以及連接各該風力機與該風電場控制系統 之傳輸介面，且各該風力機設有包含複數個葉片之葉輪； 其中，該風電場控制系統係至少包括：通信模組，用以透 過該傳輸介面與各該風力機進行資料交換；以及處理模 組，係依據各s亥風力機之風速資料計算出平均風速值，並 111105DP01 7 1356876 預設風速與轉子轉速的對應關聯關係，以計算出風力機葉 輪之共同轉速（collective rotor speed)，而當該風電場進行 初次運轉時’先產生初始轉角指令並經由該通信模組傳送 .…..至.各該.風力機使各該.風力..機之葉輪—執行.對.位程序 (alignment process)而驅使各該風力機之葉輪上的葉片移 動至初始位置’之後，依據每間隔一取樣時間區段擷取該 平均風速值’並據以搭配運算處理規則，計算出該共同轉 鲁速之轉子角度位置值而經由該通信模組傳送至各該風力 機’以驅使各該風力機之葉輪皆依據該轉子角度位置值自 初始位置進行同步運轉。 於一具體實施例中，該風力機包括發電單元；傳動機 構；電力轉換單元；風速檢測單元；及控制單元。其中， 5亥風力機之該發電單元係為發電機；該電力轉換單元係為 電力轉換器（Power Converter);該風速檢測單元係為風速 計。 • 另外’該風電場控制系統之處理模組復包括：設置單 元’係設置風速與轉子轉速的對應關聯關係；轉角指令單 凡，係用以提供輪出一角度指令；取樣單元，係透過該通 信模組連接各該風力機之該控制單元，用以於該轉角指令 單元輪出角度指令後，每間隔一取樣時間區段擷取由各該 控制單元透過其對應之風速檢測單元所檢測之當前取樣時 間點之風速值，並據以計算該風電場之平均 以輸出；搜尋單元，係用以接收該取樣單元所擷取之該風 電場之平均風速值，並據以搭配該設置單元所設置之風速 111105DP01 8 =轉子轉速的對應__，搜 】，應之轉子轉速值;以及計算單 哥早獨輸a之轉子轉速值以 '、接收該 =配運算.處理規,,1，計算出各風力據 之轉子角度位置值，甘山 卜饿π.田刖取樣時間―點 於告fTBLMni '、中，該計算單元於計算各該風力機 取：時間點之轉子角度位置值 取樣時間點所計算_之轉子角度位置值。 -人 此外’該風電場控制系統復包括儲存模* ==設置之風速與轉子轉速的對應關聯關係，： 置值"且體^各之取樣日相賴計算得到之轉子角度位 存1運算處理規則係為將該儲存模組所儲 〜异早70〜卜次取樣時間點所計算得到之轉子角 又，置值加上δ!搜尋模組所輸出之轉子轉速值與該取樣時 °σ°又的乘^以4^到各該風力機於當前取樣時間點之轉 子角度位置值。其巾’在對位程序時，該計算單元於初次 十w夺該如-人取樣時間點所計算得到之轉子角度位置 值為共同的預設初始值。 再者’該設置風速與轉子轉速的對應關聯關係是依據 隶大功率點追縱(Maximum Power Point Tracking; ΜΡΡΤ)原 則所預先建立，且該設置單元復依據風電場地貌特性以及 各該風力機特性辅助設置風速與轉子轉速的對應關聯關 係。 於本發明之一實施例中，該初始位置係指該風電場上 各該風力機之葉輪上之初始葉片皆位於同一位置上。於本 9 111105DP01 1356876 發明之另一實施例中，該初始位置係指該風電場上各該風 力機之葉輪上之初始葉片之間相隔一預定角度之位置。 較佳地，各該風力機之葉輪之葉片具有局部或全部不 ........—..相同之塗裝或圖.案。 ........... ........ . ............ 而且，該傳輸介面係為場匯流排（field bus)或乙太網路 (Ethernet)等。 相較於習知技術，本發明之風電場控制系統及風電 場，該風電場控制系統，主要係透過執行初始階段的對位 ® 程序，以及隨後的常規同步運轉程序，使風電場的運轉可 以具有輪廓整齊之視覺美感，因此可以大幅改善視覺衝擊 效果。由於風力機具有複數個葉片，為了視覺美學效果， 可以再依據風電場周圍地貌及景色，將風力機之各葉片表 面繪製塗裝相同或局部不相同之色彩或圖案，使得葉輪在 運轉時，除了具有輪廓整齊之視覺美感外，亦可具有週期 性變化色彩或圖案的視覺美感。 φ 【實施方式】 以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方 式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之内容輕易地 瞭解本發明之其他優點與功效。 請參閱第1圖，係顯示本發明之風電場控制系統10 與複數個風力機15間的配置不意圖。如圖所不’該風電場 控制系統10係應用於具有複數個風力機15之風電場（未圖 示），其中，各該風力機15設有包含複數個葉片之葉輪（未 圖示），.較佳地，各該風力機15之葉輪之葉片具有局部或 10 111105DP01 1356876 全部不相同之塗裝或圖案。 °月參閱第2圖，係顯示本發明之 及風電場丨之基本賴示賴場控餘統 系統10係包括:通信模組u、處理模組 組二3，:乂藉由該處理模組12依據各風力機15之風速資料 计异出平均風速值，並預設風速與轉 、 .^ 锷千轉逮的對應關聯關 係’以计异出風力機15之葉輪（夫m 一、 .llA +· 、禾圖不）之共同轉速 (C〇llectlven>torspeed);而當該風電場1進行初次運轉時， 先產生初始轉角指令並經由該通信模組u傳送至各該風 力機⑴使各該風力機15之葉輪執行對位程序⑽㈣加 p^ess)而驅使各該風力機15之葉輪上的葉片（未圖示） 移動至初始位置’之後，依據每間隔—取樣時間區段娜 該平均風速值，並據以搭配運算處理規則，計算出共同轉 速之轉子角度位置值而經由該通信模組U傳^至:該風 力機15，以驅使各該風力機15之葉輪皆依據該轉子°角度 位置值自該初始位置進行同步運轉。具體而言，該通信^ 組11係用以透過傳輸介面14與各該風力機15進行資料交 換，詳言之，該傳輸介面丨4係可為串列通信媒^serial communication media) ’以供該風電場控制系統與風電場内 之各風力機依固定週期透過該傳輪介面14進行雙向之實 時(real-time)資料交換；該處理模組12則可包括：役置單 元12卜轉角指令單元122、取樣單元123 '搜尋單.元124、 計算單元125。以下即對本發明之風電場控制系統1〇之上 揭各物件進行詳細說明。 111105DP01 11 1356876 該設置單元121係用以依據風電場地貌特性以及各該 風力機15特性，並依據最大功率點追蹤(Maximurn Power Point Tracking; MPPT)原則（此乃本領域技術人員所熟知 -.之技術-，於此不再詳述），設置風速與轉_子轉速的對應關 聯關係。於本實施例中，該對應關聯關係係以列表方式予 以呈現’但不以此為限，於其他實施例中，亦可採用座標 圖等方式呈現。 鲁 該儲存模組13係用以儲存該處理模組丨2之設置單元 121所設置之風速與轉子轉速的對應關聯關係，以及該計 异單元125於各取樣時間點所計算得到之轉子角度位置值 (容後詳述）。 s亥轉角指令單元122係用以提供輸出一角度指令。於 •本實施例中，該轉角指令單元122係為一操作介面，以提 供使用者操作而產生並輸出一角度指令，但不以此爲限。 於其他實施例中，亦可爲間隔一定時間或透過時間的設定 • 等方式自動驅使該轉角指令單元122輸出一角度指令。 該取樣單元123係用以於該轉角指令單元122輸出角 度指令後’每間隔一取樣時間區段擷取各該風力機15當前 取樣時間點之風速值，且據以計算該風電場丨之平均風速 值，並予以輸出。 該搜尋單元124係用以接收該取樣單元123所擷取之 。玄風電％ 1之平均風速值，並據以搭配該儲存模組13所儲 存之風速與轉子轉速的對應關聯關係，搜尋出與當前擷取 到之平均風速值對應之轉子轉速值，並予以輸出。 111105DP01 該計算單元125係用以接收該搜尋單元124所輪出之 轉子轉速值以及該取樣時間區段’並據以搭配該儲存模組 所儲存之該計算單元125於前一次取樣時間點所計算得 」之轉子角.度位置值，且據以搭配運算處理藏則，計算出 各取力機15於當前取樣時間點之轉子角度位置值。具體而 ° 讀計算單元丨25可利用依據最大功率點追蹤原則所預 先建立之風速與葉輪轉子轉速(rotor speed)的對應關係，推 導出該風力機15之葉輪之共同轉速（collective r〇t〇r

Peed) ’然後利用數位積分計算出葉輪次一週期之共同轉 角寺曰令（collective rotor angular position command)，即該計 算單元125係可將該搜尋單元124所輸出之轉子轉速值 (U)與取樣時間區段（泣)相乘，再加上該儲存模組丨3所儲 存之該計算單元125於前一次取樣時間點所計算得到之轉 子角度位置值（θ·[ϊ-ι])，以計算出該風電場之各該風力機15 於▲鈉取樣時間點之轉子角度位置值（^ [1]);其中，該風電 場1之各該風力機15於當前取樣時間點之轉子角度位置值 (0[1b之運算處理規則係如公式（1)所示： 公式（1) Θ* [i] = Θ· [i -1]+ 〇· [i]x At 承上述，於上述實施例中的公式（1)中，該計算單 元125於對位程序時，θ·[ι-ι]之初始值為零或預設之固定 值。而完成對位程序後，即可進入常規的同步運轉程序 (normal synchronous operation process) 〇 承上述，當傳送該轉角指令單元122所輸出之角度指 111105DP01 之各該風力機15時，在對位程序時，可使 各該風力機15驅佶久+ u 町 初始位置，5〜 機15之葉輪上的葉片移動至 。 至㊉規的同步運轉程序後，於 間區段1行傳迭該针算單之^ … 至該風電狀錢力機15“樣錄度位.置| 風力機15之葉料依㈣風力機Μ驅使各該 轉。較佳地，該初始位置進行同步運 之葉輪上之葉片皆位於置同=風上電=上=風力機15 J J 伹置上，但不以此爲限。於其 該初始位置亦可設計為該風電場1上各該風 + ^輪上之葉片之間係相隔一預定角度，具體而 。即風電场控制系、统10可依實際風電場之佈局 及視覺美學效果，指定各賴力機15之預定角度位置，做 為各該風力機15起始位置之特定偏移量㈣eifieQffset)， 各該風力機於運轉時，將其特定偏移量與來自該風電場控 制系統K)之共同轉角指令相加，做為各該風㈣15之内 部轉角指令。 如第3圖所示’係顯示為應用本發明之風電場控制系 統1〇的風電場1的基本架構方塊示意圖。如圖所示，本發 明所提供的風電場1包括：複數個風力機(於下列實施例中 係以3個風力機15、15,、15”為例，但不以此爲限）、一 風電場控miG、以及並行連接各該風力機u、15,、 15與該風電場控制系統10之傳輸介面14。該風電場控制 系統10係由如第2圖所示之通信模組u、處理模組12、 以及儲存模組13所組成；而該處理模組12亦包括：設置 14 111105DP01 1356876 單元121、轉角指令單元122、取樣單元123、搜尋單元124、 以及計算單元125 ’且該傳輸介面14係可例如為場匯流排 (field bus)或乙太網路(Ethernet)等。其中，各該風力機15(或 ~ 一」5’、或15”)均包括葉輪151(或151，、或151，，)—、一端連接 該葉輪151(或151，、或151”)之傳動機構152(或152，、或 152”）'連接該傳動機構152(或152,、或152，，)之另一端之 發電單元153(或153，、或153，，）、電力轉換單元154(或 鲁 、或154”）、風速檢測單元155(或155，、或155”）、 以及控制單元156(或156,、或156，，）。 於一具體實施例中，該葉輪151係由複數個葉片所構 成，較佳地，各該風力機15(15，、15，，）之葉輪151(151，' 151”）之葉片（未圖示）具有局部或全部不相同之塗裝或 圖案，以適當緩和視覺衝擊。 該傳動機構152係於連接其一端之該葉輪151受外界 風力作用而旋轉得以運動，而該傳動機構152之運動則促 鲁使與該傳動機構⑸另一端連接之該發電單元⑸由機械 能轉爲動能而發電’反之，當該發電單元153之轉矩、轉 速以及輸出功率發生變化時，亦可驅動該傳動機構152運 動，而進一步連動與該傳動機構152連接之該葉輪151之 運轉’俾相應於調整該葉輪⑸之運轉。於本實施例中， 該發電單元153係為發電機。 該電力轉換單元154係電性連接該發電單元153，用 以控制制f電單元153之轉矩、轉速以及輸出功率，而藉 由5亥發電早7L U3之轉矩、轉速以及輸出功率的變化間接 1HI05DP01 15 1356876 控制與該發電單元153透過該傳動機構152耦合之葉輪 151之運轉。於本實施例中，該電力轉換單元154係為電 力轉換器（Power Converter)，具體而言，該電力轉換單元 .154 _係-由薦.角.回路、轉速回路、轉矩回路..、電流_回-路、-以 及逆變器構成，因電力轉換器係為本領域技術人員熟知之 器件，於此不再為文詳述。 該風速檢測單元155係用以檢測各該風力機15、15’、 15”當前所處位置所接受到之風速值。 ⑩ 該控制單元156係分別與該傳動機構152、該風速檢 測單元155及該電力轉換單元154電性連接，且透過該傳 輸介面14連接該風電場控制系統10。 惟，本實施例中之風電場控制系統10的主要特徵與 前述實施例（如第1圖所示）類似，故在此僅簡單說明該 風電場控制系統10中與各風力機15、15’、15”有相互連 接關係之取樣單元123(其餘部分可參考前述之風電場控制 φ 系統），具體而言，該取樣單元123係用以於該轉角指令單 元122輸出角度指令後，每間隔一取樣時間區段擷取由各 該控制單元156、156’、156”透過其對應之風速檢測單元 155、155’、155”所檢測之當前取樣時間點之風速值，並據 以計算該風電場1之平均風速值，且予以輸出。而該通信 模組11係透過該傳輸介面14連接各該風力機15、15’、 15”之該控制單元156、156’、156”，用以傳送該轉角指令 單元122所輸出之角度指令至該風電場1之各該風力機 15、15’、15”的控制單元156、156’、156”，以使各該控制 16 111105DP01 1356876 早 7L 156、156’、 156駆使各該風力機15、15,、15” 傳動機構152、152,、152”運動，於對位程序時帶動該葉 輪j51、151，、151，，上的葉片移動至初始位置，之後即進 …入吊規的同.步運轉程序〜’於每間隔—取樣時間區段並行傳 =計异k U5所計算之轉子角度位置值至 之各風力機15、15，、15，，的控制單元156、156，、15二 以由各該控制單元156、156，、156，，進一步將該轉子角度 ,位置值傳送予對應之電力轉換單元Mm⑸，，，以 =電力轉換單元154(或154，、或Μ，)依據 =置值^應控制該風力機15(或15，、或15，，)之葉輪i5i(或 /⑸）皆自該子刀始位置進行同步運轉。較佳地，該 初始位置係指該風電場1上各該風力機15、15,、15”之葉 葉片皆位於同一位置上’但不以此爲限。於其他實 ^例中，該初始位置亦可設計為該風電場！上各該風力機 、15之某輪上之葉片之間係相隔一預定角度。 ^上所述，本發明所提供之風電場控❹統及風電 中’該風電場係具有該風電場控制系統，而該風電 = 制系統係透過設置單元設置風速與轉子轉速的對應關 聯係，並峰樣單元於轉角指令單元輸出角度指令後， Γ間，—取樣時間區段透過一傳輪介面自各風力機之控制 員取各風力機當前之風速值，且據以計算該風電場之 二2值’接著’藉由搜尋單元自該設置單元所設置之 轉子轉速的對應關聯關係，搜尋出與當前榻取到之 平均風速值對應之轉子轉速值，以供計算單元據以計算出 111105DP0] 17 1356876 各風力機於當前取樣時間點之轉子角度位置值，然後，經 由通信模組透過該傳輸介面傳送該轉角指令單元所輸出之 角度指令至該風電場之各風力機的控制單元，以使各該控 ..制單元驅使各該風力機.之讓傳動機構運動而帶動該.葉輪上 的葉片移動至初始位置，之後於每間隔一取樣時間區段並 行傳送該計算單元所計算之轉子角度位置值至該風電場之 各風力機的控制單元，以由各該控制單元進一步將該轉子 角度位置值傳送予對應之電力轉換單元，以令該電力轉換 單元依據該轉子角度位置值，對應控制該風力機之葉輪皆 自該初始位置進行同步運轉。藉此，無需更動現有風力機 硬體設備，即可控制該風電場所有風力機同步運轉，以改 善風電場造成的視覺衝擊，與習知技術相比，即有效克服 了習知技術中之種種缺失，而具高度產業利用價值。 上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而 非用於限制本發明。.任何熟習此項技藝之人士均可在不違 • 背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改 變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利 範圍所列。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明之風電場控制系統與複數個風力 機間的配置示意圖； 第2圖係顯示本發明之風電場控制系統之基本架構方 塊不意圖，以及 第3圖係顯示本發明之風電場之基本架構方塊示意 18 111105DP01 1356876 圖。 【主要元件符號說明】 I 風電場 10 ............... 風電場..控制糸統 II 通信模組. 處理模組 設置單元 轉角指令單元 取樣單元 搜尋單元 計算單元 儲存模組 傳輸介面 風力機 葉輪 傳動機構 發電單元 電力轉換單元 風速檢測單先 控制單元 12 121 122

123 124 125 13 14 15 、 15, 、 15” 151 、 151， 、 151” • 152 、 152, 、 152” 153 、 153, 、 153” 154 、 154, 、 154” 155 、 155, 、 155” 156 、 156, 、 156” 19 111105DP01

Claims (1)

1. 第98107998號專利申請案 100年11月

   申請專利範圍： 一種風電場控制系統，係應 用於具有複數個風力機之 風電場’其中，各該風力機設有包含複數個葉片之葉 輪’該風電場控制系統係至少包括： 通信模組’用以與各該風力機進行資料交換；以 及 處理模虹’係依據各該風力機之風速資料計算出 平均風速值’並預設風速與轉子轉速的對應關聯關 係’以計算出風力機葉輪之共同轉速(collective rotor speed) ’而當該風電場進行初次運轉時，先產生初始 轉角#曰令並經由該通信模組傳送至各該風力機，使各 η風力機之葉輪執行對位程序拊pr〇⑶叫而 ^吏各4風力機之葉輪上的葉片移動至初始位置，之 據每間隔一取樣時間區段擷取該平均風速值， 搭配運算處理規則，以計算出該共同轉速之轉 撼，又位置值’並經由該通信模組傳送至各該風力 值自92各該風力機之葉輪皆依據該轉子角度位置 值自該初始位置進行同步運轉。 存Li專:範圍第1項之風電場控制系統，復包括儲 =廐Γ儲存該處理模組所設置之風速與轉子轉 逮的對應U卞得 取樣時__〜該處理模組於各該風力機之 子門點所计异得到之轉子角度位置值。 如申凊專利範圍望 理模組復包括：項之風電場控制系統，其中該處 im〇5DPOi(修正版) 20 1356876 * 第98107998號專利申請案 1〇〇年η月;>5^日修正替換頁 設置單元，係依據最大功率點追蹤（Maximum Power Point Tracking; MPPT)原則設置風速與轉子轉 速的對應關聯關係； 轉角指令單元，係用以提供輸出一角度指令； 取樣單元，係用以於該轉角指令模組輸出角度指 令後，每間隔一取樣時間區段擷取由各該風力機當前 取樣時間點之風速值，且據以計算該風電場之平均風 速值，且予以輸出； 搜尋單元，係用以接收該取樣單元所擷取之該風 電場之平均風速值’並據以搭配該設置單元所設置之 風速與轉子轉速的對應關聯關係，搜尋出與當前擷取 到之平均風速值對應之轉子轉速值，並予以輸出；以 及 …议队峨仪寻單元所輸出之轉子 轉速值以及該取樣單元之取#時間區段，並據以搭配 4. f算處理規則，計算出各風力機於當前取樣時間點之 子^度位置值’其中，該計算單元於計算各該風力 前取樣時間點之轉子角度位置值時，復搭配於 别-次取樣時間朗計算_之轉子歧位置值。 :!二專利範圍第3項之風電場控制系統，其中，該 =處=_轉子轉迷值與該取樣時間區段的 樣時間點所計算得到之轉子角度 位置值，以付到各該風力機 角心㈣胃魏樣時間點之轉子 111105DP01(修正版) 21 1356876 . - ' 第98107998^；專利申請案 ' 100年11月：?5^修正替換頁 5. 如申請專利範圍第4項之風電場控制系統，其中，該 計算單元於初次計算時，該轉子角度位置值為共同的 預設初始值。 6. —種風電場，係至少包含： 複數個風力機、一風電場控制系統、以及並行連 接各該風力機與該風電場控制系統之傳輸介面，各該 風力機設有包含複數個葉片之葉輪，其中，該風電場 控制系統係至少包括： 通信模組，用以透過該傳輸介面與各該風力 機進行資料交換；以及 處理模組，係依據各該風力機之風速資料計 算出平均風速值，並預設風速與轉子轉速的對應關聯 關係，以計算出風力機葉輪之共同轉速（collective rotor speed)，而當該風電場進行初次運轉時，先產生 初始轉角指令並經由該通信模組傳送至各該風力 機，使各該風力機之葉輪執行對位程序（alignment process)而驅使各該風力機之葉輪上的葉片移動至初 始位置，之後，依據每間隔一取樣時間區段擷取該平 均風速值，並據以搭配運算處理規則，以計算出該共 同轉速之轉子角度位置值，並經由該通信模組傳送至 各該風力機，以驅使各該風力機之葉輪皆依據該轉子 角度位置值自初始位置進行同步運轉。 7. 如申請專利範圍第6項之風電場，其中，各該風力機 復包括： 22 111105DP01(修正版)

   發電單元； 傳動機構，分別連 葉輪的旋㈣與該葉輪，以由 發電，且當構^動錢使該發電單元 生變化時以透過該傳動H矩、轉速以及輸出功率發 轉； Λ得動機構而相應調整該葉輪之運 制該矩係::連接該發電單元，控 發電單元之轉矩鏟:轉速以及輸出功率’而藉由該 I該發#及輸出功率的變化間接控制 ” \ 透摘傳動機構輕合之葉輪之運轉； 几速檢測單元，係用以檢測該風力機當前所處位 置所接受到之風速值；以及 一 制單元，係分別與該傳動機構、該風速檢測單 兀及°亥電力轉換單元電性連接，且透過該傳輸介面連 接β玄風電場控制系統。 8. 9. 10. 11. 如申請專利範圍第7項之風電場，其t，該發電單元 係為發電機。 如申請專利範圍第7項之風電場，其中，該電力轉換 早元係為電力轉換器（Power Converter)。 如申請專利範圍第7項之風電場，其中，該風速檢測 單元係為風速計。 如申請專利範圍第6項之風電場，其中，該風電場控 制系統復包括儲存模組，用以儲存該處理模組所設置 之風速與轉子轉速的對應關聯關係，以及該處理模組 23 111105DP01(修正版) 第98107998號專利申請案 100年11月<日修正替換頁 於各該風力機之取樣時間點所計算得到之轉子角度位 置值。 如申响專利範圍第7項之風電場，其中，該風電場控 制系統之處理模組復包括： 没置單元’係依據最大功率點追蹤原則設置風速 與轉子轉速的對應關聯關係； 轉角才曰令單元，係用以提供輸出一角度指令； 取樣單元’係透過該通信模組連接各該風力機之 該控制單元，用以於該轉角指令單元輸出角度指令 後，每間隔一取樣時間區段擷取由各該控制單元透過 其對應之風速檢測單元所檢測之當前取樣時間點之 風速值，並據以計算該風電場之平均風速值，且予以 輸出； /叟尋單元，係用以接收該取樣單元所擷取之該風 電％之平均風速值，並據以搭配該設置單元所設置之 風速與轉子轉速的對應關聯關係，搜尋出與當前擷取 到之平均風速值對應之轉子轉速值；以及 计算單元，係用以接收該搜尋單元所輸出之轉子 轉速值以及該取樣相區段，並據祕配之運算處理 規則’計算出各風力機於當前取樣時間點之轉子角度 位置值’其巾，該計算單元於計算各該風力機於當前 取樣時間點之轉子肖度位置值時，復搭配於前一次取 樣時間點所計算得到之轉子角度位置值。 如申請專利範圍第12項之風電場，其中，該運算處理 111105DP01(修正版) 24 1356876 . - ^ ' 第98107998號專利申請案 " 100年11月>5"日修正替換頁 ^ 規則係為將該轉子轉速值與該取樣時間區段的乘積加 ‘ 上該前一次取樣時間點所計算得到之轉子角度位置 值，以得到各該風力機於當前取樣時間點之轉子角度 位置值。 14. 如申請專利範圍第13項之風電場，其中，該計算單元 於初次計算時，轉子角度位置值為共同的預設初始值。 15. 如申請專利範圍第6項之風電場，其中，該初始位置 係指該風電場上各該風力機之葉輪上之葉片皆位於同 一位置上。 16. 如申請專利範圍第6項之風電場，其中，該初始位置 係指該風電場上各該風力機之葉輪上之葉片之間係相 ' 隔一預定角度。 17. 如申請專利範圍第6或15或16項之風電場，其中， 各該風力機之葉輪之葉片具有局部或全部不相同之塗 裝或圖案。 18. 如申請專利範圍第6項之風電場，其中，該傳輸介面 係為場匯流排（field bus)以及乙太網路（Ethernet)之其 中一者。 25 111105DP01(修正版)