直线叶型立轴风轮与新型风力发电机的合理匹配

　　图3所示为，以风速为参数，受风面积5m2的SW-VAWT功率特性，以及整流方式下的功率特性。稳定风速下各个风速的风轮输出与发电机输入的交点，为风轮的工作点。图中，用实线连接的各个风速的最大输出点为三次（立）方曲线，也即，风轮具有的最大功率。

　　　　　　　　　　　　　　
　　由此，如果忽略齿轮传动等的机械损耗，风轮的输出=发电机的输入。为了经常从风中获得最大的功率，对应于风轮转速的发电机输入功率特性，若能跟踪风轮最大功率的立方曲线，则十分理想。
　　2.2 原来的发电装置
　　对原来的小型风力发电装置而言，有变频方式和整流方式。变频方式中，通过发电机转矩控制的可变速运转，能取得风轮的最大输出功率，但变频控制回路的操控电源所需的待机功率，以及因PWM变换器的开关损耗，总的消耗功率比低风速时从风轮得到的最大功率还多，故存在年净发电量少的问题。
　　一般在风力发电系统中，发电装置向容易用作负荷的直流电源输出，采用这一形式较好。此时，将整流器接到永磁发电机的输出，该整流方式的发电机输入功率，如图3的虚线所示。当风速在出现频度高的5m/s风速以下时，风轮的转速即为该风速下的最高转速。发电机的输出电压，比作为负荷的直流电源的电压还低，因此存在的问题是不能获取功率。
　　3 无CC方式的发电装置
　　3.1 无CC方式的原理   
　　为了获得风轮的最大功率，按照式(4)，发电机功率，能跟踪对应于风轮转速而具有的立方特性（即风轮最大的功率曲线），并考虑电气损耗的基础上，所能取出的发电机功率是最理想的。无CC方式中，只有勿需操控电源的无源元件，图3中的实线与虚线重叠，对这种方式进行了开发。
　　3.2 无CC方式的主电路结构 
　　所谓“无CC”，即“无控制电路”或者“无变换器电路”。这是由内装多个线圈并产生不同感应电压有效值的永磁发电机，带分接抽头的电抗器，以及仅由无源元件构成的整流器所组成。这样一种CPU和未使用开关器件等有源元件，是无CC方式的一大特点。图4为无CC的永磁发电机，内部装有两种线卷时的主电路结构实例。图5所示，为图4的无CC方式下，向作为负荷的恒定直流电源输出时的输入/输出特性曲线。