2.1 风力发电基本原理

典型风能转换系统的原理如图2.1所示。风吹动风轮机的叶片使风轮转子（Rotor）旋转，将风能（Wind Power）转换为机械能（Mechanical Power），叶轮通过增速齿轮箱（Gearbox）带动发电机（Generator）旋转（直驱型风力发电系统无齿轮箱），发电机再将机械能转化为电能（Electrical Power），然后通过功率变换器（Power Converter）将电能变换至与电网电压的大小和频率相同后送入电网（Supply Grid）；或通过整流器给蓄电池充电，将电能储存，通过蓄电池给负载（Consumer）供电；也可以通过一个可控的整流调节器，使发电机同时给负载和蓄电池供电。

图2.1 典型风能转换系统的原理

风轮机根据旋转轴位置的不同，可分为垂直轴式和水平轴式两种。并网型风力发电系统的风轮机一般为水平轴式，因为它能增强风塔的稳定性，减小或消除垂直轴向系统造成的风塔振荡现象。水平轴式风轮机在其桨叶正对风向时才能旋转，因此，需由偏航机构根据风向控制其迎风，水平轴式风力发电机组的结构如图2.2所示。

图2.2 水平轴式风力发电机组的结构

由图2.1和图2.2可以看出，现代化的风力发电系统，不只是一台风轮机和一台发电机的简单组合，而是一个高度集成空气动力学、电机学、电力电子技术、电力系统分析、继电保护技术、先进控制技术和数据通信等多学科技术的复杂的机电能量转换系统。