对于桨距角和转速都固定不变的定桨距风力发电机组，功率曲线上只有一点具有最大风能利用系数（见图4-12），这一点对应于某一个叶尖速比。当风速变化时，风能利用系数也随之改变。要在变化的风速下保持最大风能利用系数，必须保持转速与风速之比不变，也就是说，风力发电机组的转速要能够跟随风速的变化。对同样直径的风轮驱动的风力发电机组，其发电机额定转速需要有很大变化，而额定转速较低的发电机在低风速时具有较高的风能利用系数；额定转速较高的发电机在高风速时具有较高的风能利用系数。需说明的是，额定转速并不是按在额定风速时具有最大的风能利用系数设定的。因为风力发电机组与一般发电机组不一样，它并不是经常运行在额定风速点上，并且功率与风速的三次方成正比，只要风速超过额定风速，功率就会显著上升，这对于定桨距风力发电机组来说是根本无法控制的。事实上，定桨距风力发电机组早在风速达到额定值以前就已开始失速了，到额定点时的风能利用系数已相当小，如图4-12所示。
图4-12 功率曲线和功率系数
如上所述，在整个运行风速范围内（3m／s＜v＜25m／s），由于风速是不断变化的，如果风力机的转速不能随风速的变化而调整，这就必然要使风轮在低风速时的效率降低（而设计低风速时效率过高，会使叶片过早地进入失速状态）。同时，发电机本身也存在低负载时的效率问题，尽管目前用于风力发电机组的发电机已能设计得非常理想，它们在功率P＞30％额定功率范围内，均有高于90％的效率，但当功率P＜25％额定功率时，效率仍然会急剧下降。为了解决上述问题，定桨距风力发电机组普遍采用双速发电机，分别设计成4极和6极。一般6极发电机的额定功率设计成4极发电机的1／4到1／5。例如，1MW风力发电机组设计成6极200kW和4极1MW。这样，当风力发电机组在低风速段运行时，不仅叶片具有较高的气动效率，发电机的效率也能保持在较高水平。使定桨距风力发电机组与变桨距风力发电机组在进入额定功率前的功率曲线差异减小。采用双速发电机的风力发电机组输出功率曲线如图4-13所示。
除了采用两个发电机外，还可以用其他方法实现不连续变速功能。例如：(www.xing528.com)
（1）双绕组双速感应发电机 这种发电机有两个定子绕组，嵌在相同的定子铁心槽内，在某一时间内，仅有一个绕组在工作，转子仍是通常的笼形，发电机有两种转速，分别决定于两个绕组的极数。比起单速机来，这种发电机要重一些，效率也稍低一些，因为总有一个绕组未被利用，导致损耗相对增大。它的价格当然也比通常的单速发电机贵。
（2）双速极幅调制感应发电机 这种感应发电机只有一个定子绕组，转子同前，但可以有两种不同的运行速度，只是绕组的设计不同于普通单速发电机。它的每相绕组是由匝数相同的两部分组成的，对于一种转速是并联，对于另一种转速是串联，从而使磁场在两种情况下有不同的极数，导致两种不同的运行速度。这种电机定子绕组有六个接线端子，通过开关控制不同的接法，即可得到不同的转速。双速单绕组极幅调制感应发电机可以得到与双绕组双速发电机基本相同的性能，但重量轻、体积小，因而造价也较低，它的效率与单速发电机大致相同。缺点是发电机的旋转磁场不是理想的正弦形，因此产生的电流中有不需要的谐波分量。
图4-13 双速发电机功率曲线
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