第一篇：風力發(fā)電機工作原理

北方電力論壇 bbs.cneclub.com 風力發(fā)電機工作原理

2007-04-16 15:57閱讀1139評論1

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現(xiàn)代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距（風輪轉(zhuǎn)動慣量），通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電

網(wǎng)。如果超過發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電。

最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成，立在一定高度的塔干上，這是小型離網(wǎng)風機。最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，沒有實際應(yīng)用價值。為了解決這些

問題，現(xiàn)代風機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。

齒輪箱可以將很低的風輪轉(zhuǎn)速（1500千瓦的風機通常為12-22轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速（發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分）。同時也使得發(fā)電機易于控制，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。偏航系統(tǒng)可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向。要知道，1500千瓦的風機機艙總重50多噸，葉輪30噸，使這

樣一個系統(tǒng)隨時對準主風向也有相當?shù)募夹g(shù)難度。

風機是有許多轉(zhuǎn)動部件的，機艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時偏航對準風向；風輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動力扭距。對變槳矩風機，組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應(yīng)不同的風況而變槳距。在停機時，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。

早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩（同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用），現(xiàn)在電變距系

統(tǒng)逐步取代液壓變距。

就1500千瓦風機而言，一般在4米/秒左右的風速自動啟動，在13米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風速達到25米/秒時自動停機。

現(xiàn)代風機的設(shè)計極限風速為60-70米/秒，也就是說在這么大的風速下風機也不會立即破壞。理論上的12級颶風，其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒。

風機的控制系統(tǒng)要根據(jù)風速、風向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行，自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng)；同時監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對出現(xiàn)的任何異常進行報警，必要時自動停

機，屬于無人值守獨立發(fā)電系統(tǒng)單元。

第二篇：風力發(fā)電機的工作原理及結(jié)構(gòu)

風力發(fā)電機原理

是將風能轉(zhuǎn)換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機。風力發(fā)電利用的是自然能源。相對柴油發(fā)電要好的多。但是若應(yīng)急來用的話，還是不如柴油發(fā)電機。風力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長期利用。風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。風力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。機械連接與功率傳遞水平軸風機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機的傳動軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動的特性，表現(xiàn)為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅(qū)型風機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風機電機類型

編輯本段風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)

機艙：機艙包容著風力發(fā)電機的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過風力發(fā)電機塔進入機艙。機艙左端是風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風，并將風力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米，而且被設(shè)計得很象飛機的機翼。軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風力發(fā)電機的低速軸上。低速軸：風力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管，來激發(fā)空氣動力閘的運行。齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風力發(fā)電機被維修時。發(fā)電機：通常被稱為感應(yīng)電機或異步發(fā)電機。在現(xiàn)代風力發(fā)電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。偏航裝置：借助電動機轉(zhuǎn)動機艙，以使轉(zhuǎn)子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來感覺風向。圖中顯示了風力發(fā)電機偏航。通常，在風改變其方向時，風力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風力發(fā)電機狀態(tài)的計算機，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機的過熱），該控制器可以自動停止風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風力發(fā)電機操作員。液壓系統(tǒng)：用于重置風力發(fā)電機的空氣動力閘。冷卻元件：包含一個風扇，用于冷卻發(fā)電機。此外，它包含一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機。塔：風力發(fā)電機塔載有機艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高，風速越大。現(xiàn)代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜。風速計及風向標：用于測量風速及風向

第三篇：發(fā)電機工作原理

日志

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發(fā)電機工作原理xs

<一> 發(fā)電機概述

發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘?gòu)成互相進行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。<二>發(fā)電機的分類可歸納如下：

發(fā)電機分：直流發(fā)電機和交流發(fā)電機

交流發(fā)電機分：同步發(fā)電機和異步發(fā)電機(很少采用)

交流發(fā)電機還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。

<三>發(fā)電機結(jié)構(gòu)及工作原理

發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。

定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。

由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

〃 主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

〃 載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。

〃 切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。

〃 交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

直流發(fā)電機的工作原理

直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?/p>

電刷上不加直流電壓，用原動機拖動電樞使之逆時針方向恒速轉(zhuǎn)動，線圈兩邊就分別切割不同極性磁極下的磁力線，而在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，電動勢方向按右手定則確定。這種電磁情況表示在圖上。由于電樞連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，因此，必須使載流導體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地切割N極和S極下的磁力線，雖然每個線圈邊和整個線

圈中的感應(yīng)電動勢的方向是交變的．線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢是一種交變電動勢，而在電刷A，B端的電動勢卻為直流電動勢(說得確切一些，是一種方向不變的脈振電動勢)。因為，電樞在轉(zhuǎn)動過程中，無論電樞轉(zhuǎn)到什么位置，由于換向器配合電刷的換向作用，電刷A通過換向片所引出的電動勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如每極下的線圈數(shù)增多，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機的工作原理。同時也說明子直流發(fā)電機實質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機。

從基本電磁情況來看，一臺直流電機原則上既可工作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，只是約束的條件不同而已。在直流電機的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機械能從電機軸上輸出，拖動生產(chǎn)機械，將電能轉(zhuǎn)換成機械能而成為電動機，如用原動機拖動直流電機的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動勢作為直流電源，可輸出電能，電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機。同一臺電機，能作電動機或作發(fā)電機運行的這種原理．在電機理論中稱為可逆原理。

汽輪發(fā)電機原理

蒸汽機利用高溫高壓的蒸汽膨脹做功，通過連桿、曲柄將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運動，帶動發(fā)電機發(fā)電。

蒸汽輪機是用蒸汽來推動輪機轉(zhuǎn)動的，它運轉(zhuǎn)的基本原理和常見的風

車相似，蒸汽輪機是由一個中央很厚的鋼盤及鋼盤外沿有很多密排的葉片組成的主體結(jié)構(gòu)。從鍋爐里出來的高壓過熱蒸汽從噴嘴噴到葉片上時，輪機就轉(zhuǎn)動起來，蒸汽速度越大，輪機轉(zhuǎn)動得越快（也就是蒸汽的內(nèi)能在噴射中變成蒸汽的動能，它的動能又轉(zhuǎn)變?yōu)闄C軸旋轉(zhuǎn)的機械能）。

水輪發(fā)電機的安裝結(jié)構(gòu)形式通常由水輪機的型式確定。主要有以下幾種型式:

1)臥式結(jié)構(gòu) 臥式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機通常有沖擊式水輪機驅(qū)動。

2)立式結(jié)構(gòu) 國產(chǎn)水輪發(fā)電機組廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。立式水輪發(fā)電機組通常由混流式或軸流式水輪機驅(qū)動。立式結(jié)構(gòu)又可分為懸式和傘式。發(fā)電機推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸式,位于轉(zhuǎn)子下部的統(tǒng)稱為傘式。

3)貫流式結(jié)構(gòu) 貫流式水輪發(fā)電機組由貫流式水輪機驅(qū)動。貫流式水輪機是一種帶有固定或可調(diào)轉(zhuǎn)輪葉片的軸流式水輪機的特殊型式。它的主要特征是轉(zhuǎn)輪軸線采取水平或傾斜布置,并與水輪機進水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕的優(yōu)點,廣泛用于低水頭的電站中。

新型水冷式交流發(fā)電機原理和應(yīng)用

水冷式交流發(fā)電機利用水來代替風扇進行冷卻。交流發(fā)電機主要的發(fā)熱部位是定子，水冷式交流發(fā)電機重點冷卻部分就是定子及線圈繞組。發(fā)電機的前端蓋和后端蓋用鋁材制造，開有水道槽。定子及線圈繞組用合成樹脂固定密封，定子與轉(zhuǎn)子之間有鋁質(zhì)圍板與水道隔離。

水道與進水管和出水管連通，進水管和出水管分別與發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)連通。

這樣，當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，冷卻水在發(fā)動機水泵的帶動下循環(huán)流動，通過發(fā)電機殼體，可以有效地冷卻定子線圈繞組、定子鐵芯，同時也冷卻轉(zhuǎn)子、內(nèi)藏式調(diào)節(jié)器和軸承等其它發(fā)熱零部件。

水冷式交流發(fā)電機與風冷式交流發(fā)電機相比，內(nèi)部構(gòu)造復雜了，防漏密封要求提高了，成本也會增加。同時因聯(lián)接水管的問題，安裝布置也受到諸多限制，自由度減少了。但是，水冷式交流發(fā)電機的發(fā)電及低噪聲性能，是風冷式交流發(fā)電機無法比擬的。

首先，水冷式交流發(fā)電機具有良好的低速充電特性。我們知道，在交流發(fā)電機的電流特性曲線上有一個“拐點”，即超過所謂“0安培速度”之后才會有電流產(chǎn)生，電流上升到一定程度才能充電。在哪個轉(zhuǎn)速以上才出現(xiàn)“拐點”和達到可充電電流與勵磁電流的大小相關(guān)。由于水冷式交流發(fā)電機大幅度抑制了定子、轉(zhuǎn)子及調(diào)節(jié)器的溫升，可以相應(yīng)提高勵磁電流，勵磁電流越大輸出電壓也越高，因此當水冷式交流發(fā)電機低速轉(zhuǎn)動時也會有良好的充電表現(xiàn)，這種低速充電性能對城市用車的正常使用相當重要。

第二，水冷式交流發(fā)電機具有低噪聲。由于省略了風扇，所以不存在發(fā)電機風扇發(fā)出的噪聲。據(jù)介紹在3500轉(zhuǎn)/分時，水冷式交流發(fā)電機與風冷式交流發(fā)電機相比，噪聲要低15分貝。

水冷式交流發(fā)電機的優(yōu)點被看好，認為是汽車發(fā)電機的發(fā)展方向。有人認為在12伏特汽車中，2500瓦以下適宜用風冷式交流發(fā)電機，2500

瓦以上或者42伏特電系適宜用水冷式交流發(fā)電機。

第四篇：風力發(fā)電機專業(yè)術(shù)語

風力發(fā)電機專業(yè)術(shù)語范圍

本標準規(guī)定了風力發(fā)電機組常用基本術(shù)語和定義。

本標準適用于風力發(fā)電機組。其它標準中的術(shù)語部分也應(yīng)參照使用。定義

本標準采用下列定義。

2.1 風力機和風力發(fā)電機組

2.1.1風力機windturbine

將風的動能轉(zhuǎn)換為另一種形式能的旋轉(zhuǎn)機械。

2.1.2風力發(fā)電機組windturbinegeneratorsystem;WTGS(abbreviation)將風的動能轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)。

2.1.3風電場windpowerstation ； windfarm

由一批風力發(fā)電機組或風力發(fā)電機組群組成的電站。

2.1.4水平軸風力機horizontalaxiswindturbine

風輪軸基本上平行于風向的風力機。

2.1.5垂直軸風力機verticalaxiswindturbine

風輪軸垂直的風力機。

2.1.6輪轂（風力機）hub（forwindturbines）

將葉片或葉片組固定到轉(zhuǎn)軸上的裝置。

2.1.7機艙nacelle

設(shè)在水平軸風力機頂部包容電機、傳動系統(tǒng)和其它裝置的部件。

2.1.8 支撐結(jié)構(gòu)（風力機）supportstructure（forwindturbines）由塔架和基礎(chǔ)組成的風力機部分。

2.1.9關(guān)機（風力機）shutdown（forwindturbines）

從發(fā)電到靜止或空轉(zhuǎn)之間的風力機過渡狀態(tài)。

2.1.10正常關(guān)機（風力機）normalshutdown（forwindturbines）全過程都是在控制系統(tǒng)控制下進行的關(guān)機。

2.1.11緊急關(guān)機（風力機）emergencyshutdown（forwindturbines）保護裝置系統(tǒng)觸發(fā)或人工干預下，使風力機迅速關(guān)機。

2.1.12空轉(zhuǎn)（風力機）idling（forwindturbines）

風力機緩慢旋轉(zhuǎn)但不發(fā)電的狀態(tài)。

2.1.13鎖定（風力機）blocking（forwindturbines）

第五篇：風力發(fā)電機技術(shù)

風力發(fā)電機

2.1恒速恒頻的籠式感應(yīng)發(fā)電機

恒速恒頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，發(fā)電機組的運行轉(zhuǎn)速變化范圍很小，近似恒定；發(fā)電機輸出的交流電能頻率恒定。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機組。

恒速恒頻式發(fā)電機組都是定槳距失速調(diào)節(jié)型。通過定槳距失速控制的風力機使發(fā)電機轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值，繼而使風電機并網(wǎng)后定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率等于電網(wǎng)頻率，因而轉(zhuǎn)子、風輪的速度變化范圍較小，不能保持在最佳葉尖速比，捕獲風能的效率低。

2.2變速恒頻的雙饋感應(yīng)式發(fā)電機

變速恒頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，允許發(fā)電機組的運行轉(zhuǎn)速變化，而發(fā)電機定子發(fā)出的交流電能的頻率恒定。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為雙饋感應(yīng)式異步發(fā)電機組。

雙饋感應(yīng)式發(fā)電機結(jié)合了同步發(fā)電機和異步發(fā)電機的特點。這種發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子都可以和電網(wǎng)交換功率，雙饋因此而得名。

雙饋感應(yīng)式發(fā)電機，一般都采用升級齒輪箱將風輪的轉(zhuǎn)速增加若干倍，傳遞給發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速明顯提高，因而可以采用高速發(fā)電機，體積小，質(zhì)量輕。雙饋交流器的容量僅與發(fā)電機的轉(zhuǎn)差容量相關(guān)，效率高、價格低廉。這種方案的缺點是升速輪箱價格貴，噪聲大、易疲勞損壞。

2.3變速變頻的直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機

變速變頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機組定子側(cè)產(chǎn)生的交流電能的頻率都是變化的。因此，此類風力 需要在定子側(cè)串聯(lián)電力變流裝置才能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為永磁同步發(fā)電機組。

直驅(qū)式風力發(fā)電機組，風輪與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子直接耦合，而不經(jīng)過齒輪箱，“直驅(qū)式”因此而得名。由于風輪的轉(zhuǎn)速一般較低，因此只能采用低速的永磁式發(fā)電機。因而無齒輪箱，可靠性高；但采用低速永磁發(fā)電機，體積大，造價高；而且發(fā)電機的全部功率都需要交流器送入電網(wǎng)，變流器的容量大，成本高。

如果將電力變流裝置也算作是發(fā)電機組的一部分，只觀察最終送入電網(wǎng)的電能特征，那么直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機組也屬于變速恒頻的風力發(fā)電系統(tǒng)。