1.2 风力发电机组的传动结构分类

风力发电机组有很多种不同的分类方法，可根据传动系统结构、风轮轴朝向、单机发电容量、叶片变桨距驱动形式、发电机转速范围等进行分类。

1.2.1 增速型风力发电机组结构及特点

增速型风力发电机组是主传动系统中应用了齿轮箱等增速传动机构的风力发电机组。该类风力发电机组通过增速传动机构将风轮在风力作用下产生的转矩和转速，转换为发电机正常运行所需的转速和转矩。该类风力发电机组通过增速传动机构将风轮与发电机隔离，使发电机运行更平稳；发电机得到有效保护；增速传动机构的使用，使发电机转子可以运行在较高的转速，有效减少发电机的极对数，使发电机体积更小、成本更低。但是增速传动机构的使用，也增加了风力发电机组的总成本。

图1-3 增速型风力发电机组结构示例

图1-3为沈阳工业大学风能技术研究所设计的3MW风力发电机组，该风力发电机组采用了增速型风力发电机组结构。

1.2.2 直驱型风力发电机组结构及特点

直驱型风力发电机组是由风轮轴直接拖动发电机转子在较低转速下运行的风力发电机组。该类风力发电机组结构省去了增速齿轮箱，减少了传动损耗，提高了发电效率。由于增速传动机构是风力发电机组中故障频率较高的部件。如果风力发电机组中省去了齿轮箱及其附件，那么传动结构得以简化，风力发电机组在低转速下运行，可靠性会更高。此外，省去了增速传动机构可减少风力发电机组零部件数量，节省了更换齿轮箱油的成本。图1-4为某型号的2MW风力发电机组，该风力发电机组即采用了风轮直驱型风力发电机组结构。

图1-4 直驱型风力发电机组结构示例

鉴于带增速传动机构的风力发电机组结构复杂，而且技术发展成熟，总装机容量占国内总装机容量的绝大多数，因此本书以此类风力发电机组为例，阐述风力发电机组结构的设计方法。

1.2.3 增速型与直驱型风力发电机组技术对比

1．优点

目前，约60%以上风力发电机组是采用带增速传动机构的风力发电机组。增速型风力发电机组可以是高传动比的双馈式风力发电机组，也可以是中传动比结构的永磁同步风力发电机组，即俗称的混合式风力发电机组。这使得增速型风力发电机组的被选方案更多。其中，采用中传动比的永磁同步风力发电机组，转子转速较高，发电机体积更小，结构更为紧凑，永磁材料的用量更少，可降低整机成本。采用增速传动机构将风轮转速提升到较高范围，可有效地提高发电机效率。

2．缺点

增速型风力发电机组的主流机型为双馈式风力发电机组。该机型在亚同步速状态时运行，需要从电网吸收少量能量供转子励磁。增速型风力发电机组中的齿轮箱，增加了传动链的长度，使机组故障率大大增加。从机械结构考虑，齿轮箱使传动链的摩擦和磨损增多，机械效率将有所降低。此外，齿轮箱是风力发电机组中故障率最高的部件，会增加风电场的维修、定检和保养方面的费用。

但无论怎样，增速型风力发电机组是风力发电机组设计和技术发展的主流和趋势。