目前，在风力发电机组的设计和生产中，主导机型是双馈式风力发电机组和直驱式永磁风力发电机组。大容量的机组大多采用这两种结构，下面分别对它们的设计模式加以介绍。
1.双馈式风力发电机组
双馈式风力发电机组就是采用双馈式异步发电机，转子通过变流器并网的一种变速恒频机组。其主要特点是转子采用交流励磁。
图1-2所示为双馈式风力发电机组的内部结构。它由以下基本部分组成：
1）变桨距系统：设在轮毂之中。对于电动变距系统来说，包括变桨距驱动器、变距控制器、后备电源等。
2）发电系统：包括发电机、变流器等。
3）主传动系统：包括主轴及主轴承、齿轮箱、制动器和联轴器等。
4）偏航系统：由偏航电动机、减速器、偏航轴承、制动机构等组成。
5）控制系统：包括传感器、电气设备、计算机控制系统和相应软件。
此外，还设有液压系统，为高速轴上设置的制动装置、偏航制动装置提供液压动力。液压系统包括液压站、输油管和执行机构。为了实现齿轮箱、发电机、变流器的温度控制，设有循环油冷却风扇和加热器。
图1-2 双馈式风力发电机组的内部结构(www.xing528.com)
双馈式风力发电机组风轮将风能转变为机械转动的能量，经过齿轮箱增速驱动双馈式异步发电机，应用励磁变流器励磁而将发电机的定子电能输入电网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。
齿轮箱可以将较低的风轮转速变为较高的发电机转速。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。
交流励磁变速恒频双馈发电机组的优点是，允许发电机在同步速上下30％转速范围内变速运行；变流器的功率仅是发电机额定容量的一部分，使变频装置体积减小，成本降低，投资减少；可以实现有功、无功功率的独立调节。
交流励磁变速恒频双馈式风力发电机组的缺点是，双馈式风力发电机组必须使用齿轮箱，然而随着发电机组功率的升高，齿轮箱成本变得很高，且易出现故障；发电机转子绕组带有集电环、电刷，增加维护和故障率；控制系统结构较复杂。
2.直驱式永磁风力发电机组
风力发电机组也可以用多极永磁发电机直接连接风力机，从而避免增速箱带来的诸多不利，这就是直驱式永磁风力发电机组。电力电子器件的发展也为直驱式永磁风力发电机的发展开辟了道路。直驱式永磁风力发电机组的结构如图1-3所示。
直驱式永磁风力发电机组的发电机轴直接连接到风轮上，转子的转速随风速而改变，其交流电的频率也随之变化，经过大功率电力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。变速恒频控制是在定子电路实现的，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。
直驱式永磁风力发电机组相对于传统的异步发电机组优点是，由于传动系统部件的减少，提高了机组的可靠性，降低了噪声；永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风力发电机组的效率；利用变速恒频技术可以进行无功功率补偿。
虽然直接驱动与采用交-直-交变流器相结合的变速恒频方式有一定的优势，但也存在如下缺点：采用的多极低速永磁同步发电机，电机直径大，制造成本高；随着机组设计容量的增大，给电机设计、加工制造带来困难；定子绕组绝缘等级要求较高；采用全容量逆变装置，功率变换器设备投资大，增加控制系统成本。
图1-3 直驱式永磁风力发电机组结构
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
