01什么是风力发电机？
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
（资料图：金风科技）
02风力发电机原理
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
03风力发电机结构
风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
风轮：是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由若干只叶片组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）
机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。
转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。
轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。
低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。
偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。
电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。
冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。
塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。
风速计及风向标：用于测量风速及风向。
尾舵：常见于水平轴上风向的小型风力发电机（一般在10KW及以下）。位于回转体后方，与回转体相连。主要作用一为调节风机转向，使风机正对风向。作用二是在大风风况的情况下使风力机机头偏离风向，以达到降低转速，保护风机的作用。
04风力发电机类型
双馈式发电机
双馈风力发电机是一种绕线式感应发电机，也是变速恒频风力发电机组的核心部件之一。其发电原理是：通过叶轮将风能转变为机械转距（风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。
特点：
1、由于转子侧是采用交流励磁，因此在风速发生变化的环境中，也可以方便地实现恒频输出电压。
2、可由变流器控制电压匹配、同步和相位控制，并网过程迅速，基本没有电流冲击；并且发电机转速可随时根据风速进行调整，使得机组运行于最佳叶尖速比。
3、低电压穿越能力较弱，当电压波动较大如电压较低时，触发保护动作后无法在规定的时间内恢复至原来电压，导致发生脱网事故。
4、增加了齿轮箱，维护量较大，且转子采用绕线式，转子引线出线处、滑环、碳刷成为电机的三大故障。
直驱式发电机
直驱风力发电机是一种由风轮直接驱动的发电机，内部转子采用永磁体，风能带动叶轮旋转，转子跟着转动，磁场旋转切割定子绕组，从而产生电流与电压。
采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动，免去齿轮箱这一传统部件。主要由风轮、永磁同步发电机、交直交变流器、变压器等组成，风轮直接带动发电机，发电机定子绕组线端是发电机电力输出端，通过变流器连接到交流电网。这样组成的系统可在发电机低转速下正常运行。
特点：
1、运行及维护成本低，采用无齿轮直驱技术可减少发电机组零部件数量，避免了齿轮箱的维修，如图为湘电3.2MW的风机机舱。
2、直驱式发电机直驱式发电机，没有齿轮箱，叶片上吸收的风能直接带动发电机的转子进行发电。为了提高低速发电机效率，直驱式风力发电机组采用大幅度增加极对数来提高风能的利用率，并采用全功率变流器实现风力发电机的调速。直驱式发电机按励磁方式可分为电励磁和永磁。永磁直驱技术采用永磁材料代替复杂的电励磁系统，发电结构简单。
3、运行及维护成本低，采用无齿轮直驱技术可减少发电机组零部件数量，避免了齿轮箱的维修。
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