风力发电系统由风力机（或风力涡轮机）和发电机两大部分组成。风轮是风力发电机组最主要的部件，由桨叶和轮壳组成。桨叶在气流作用下能产生空气动力使风轮旋装，将风能转化为机械能，再通过变速齿轮箱增速或直接驱动发电机，将机械能转变成电能。理论上，风能发电机组能将约60%的风能转化为机械能，现代风力发电机组风轮的效率可以达到40%。风电机组输出的功率与风速的三次方成正比，可见风力发电的功率与当地的风速关系很大。
风力发电机的原动机是风力机，其桨叶受风力驱动旋转，风力机的运行特点是转速可能随风况的不同而变化，且桨叶的转速都较低，例如N=150rad/min。若风机与发电机转子直接相连，要求直接驱动发电机转子产生频率f=50Hz的交流电，f=NpN/60=50Hz，则采用直流励磁的同步发电机或接近同步速度运行的笼型（无刷）异步发电机（笼型异步发电机只能在接近同步转速附近稳定运行）的磁极对数Np将是Np=60f/N=20，制造磁极对数20的转子直流励磁绕组的低速同步电机既困难，又不经济。制造磁极对数很多的绕线转子（有刷）低速异步电机也较困难，也不经济。所以如果采用直流励磁的同步电机或交流励磁的绕线转子（有刷）异步电机，则常采用带升速齿轮箱升速后再驱动发电机的转子，如图3-19或图3-23a所示。如果不用齿轮箱升速，由风力机直接驱动发电机转子，这种直驱型的风力发电系统中常采用图3-20所示结构简单、制造不太困难的多极低速永磁同步发电机，或采用图3-21所示结构也较简单的多极笼型转子异步发电机，或采用图3-22所示转子无绕组的开关磁阻发电机。风况不同，风力机转速N不同时，永磁多极同步发电机、笼型异步发电机和开关磁阻电机输出电压V的频率f随之改变，经变压变频后或经整流-逆变后向电网输出恒频、恒压交流电。
目前大力研发和应用的中、大功率的直驱风力发电系统是图3-20所示的直驱型多极永磁同步发电机——PWM变流器系统和图3-23a所示的有升速齿轮箱升速、采用绕线转子（有刷）双馈异步发电机变速恒频风力发电系统。(www.xing528.com)
风力发电机的运行方式有两类：独立运行供电系统和并网运行供电系统。独立运行供电系统（Stand-Alone System），一般应用在电网未能覆盖的偏远地区。用小型风力发电机组先给蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端用电负荷供电，单机容量一般都较小；或者采用中型风电机组与柴油发电机或太阳能光伏电池组成混合供电系统，系统的容量约为10～200kW，可解决小型社区用电问题。另一类是作为并网的电源，与电网并联运行，并网风力发电是大规模利用风能资源最经济的方式。目前大机组单机容量范围大都在200～2500kW，最大单机容量已达到6MW，既可以单独并网，又可以由多台，甚至几百台并网型发电机安装在风力资源好的场地，按照地形和主风向排成阵列，组成机群向电网供电，构成风电场。
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