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[摘 要]在进行风力发电过程中，要根据风速的变化进行发动机转速的改变，这样才能更好的实现频率的变化，现代风力发电中的变速发电技术能够很好的解决不同风速的利用效率问题。本文就现代风力发电中的变速发电技术进行了简要的探讨。
[关键词]风力发电 变频发电技术 原理
中图分类号：U664.5+1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0014-01
从上个世纪九十年代开始到现在，能源电力市场发展比较迅速的已经不是煤、石油等，人们开始逐步探索新型能源物质，找出可以去到这些传统能源的新能源。开始有了太阳能、风能等可再生资源发电。而风能跟全球所有的水利发电站的功率进行比较，大约是其九倍左右。而跟煤炭燃烧的能量进行比较，也只是占据了一年之内风能的百分之三十左右。使用风力发电能够把源源不断的风能转化为电能，把风能转化标准市电，节约的程度明显。所以，我们要对风力发电技术进行探讨。由于风力属于一种变化性比较强，而且人工无法调节的新能源，作为一项全新技术，多级变速风力发电技术能够保证风力发电机在多种风速的情况下实现风能的最大化利用。
一、风力发电的基本原理
就风力发电的装置来说，主要包含很多结构，有风轮，也有发电机。风力发电机的组成部分包括机头、转体、尾翼叶片。首先是叶片，叶片是用来接受风力的，可以通过机头把风能转化为电能；其次是尾翼，尾翼可以使叶片能够始终对着风吹来的方向，这样能获取比较大的风能；再次是转体，转体是为了更灵活的转动从而实现尾翼方向的调整；最后是机头，机头的转子是一个永磁体，能够切割力线从而产生电能。风力发电的基本原理就是利用风能设备，把因为温差产生的空气流动不断的向电能转化。实际上就是利用空气中的动能，也就是风能来带动风车设备的叶片的旋转，之后把叶子的转轴连接到增速机器上提高旋转的速度，从而把机械的动能向机械能转化，之后通过转轴带动发电机起到发电的作用。
二、多级变速风力发电技术的原理
就早期的风力发电机来说，采用的一般都是恒速恒频方式，根据这个方式来获取恒频的电能，这种方式由于技术比较简单，也是相对比较成熟的，但是风能的利用效率不高。主要是因为在一个特定的风力条件之下，风力输出功率系数跟风能利用率有着比较直接的关系，只有在一个特定的尖速比值下可能达到一个最大值，并且离这个最大值越远，风力机输出的功力系数就会下降的越来越快，风能的利用效率就变得越来越低。就“恒速恒频”风力机来说，其转速能够一直保持不变，加上风力机的转速是可以变化的，能够进行合理的控制。当风力机的尖速比率跟最佳值接近的时候，这个时候能够最大化的对风能进行利用。从上个世纪七十年代中期到现在，变速恒频技术受到越来越多的重视，而且在一步步的被应用，但是因为这项技术的恒频控制装置相对比较复杂，价格也相对比较昂贵，所以，大量使用还是存在一定的难度。
在多级变速风力发电技术中，其主要的发电装置主要组成部分包括，两台发电机（其中一台是小功率发电机1，另一台是大功率发电机2）、控制系统以及变速机来组成的，如下图所示：
其技术原理如下：那个功率比较大的发电机2的定子绕组跟電网是相互联系的，开始向电网输送工频电流，频率为f，转子绕组主要是由小功率发电机1跟控制系统相联系。当风向叶轮方向吹过的时候，通过变速机来把叶轮的旋转速度提高，通过发电机组把风能向电能进行转换，这样才能进行发电。
那个功率比较大的发电机2，其运行的时候主要是在风速比较大的情况下，具有比较大的合频效果，能够让转子的旋转频率跟绕组的电流频率加在一起，这样最终得出加在一起的电流。一般情况下，那个功率比较小的发电机1其功率大约为大功率发电机2的四分之一，当这个地区的风速不大的时候，变速机就只带动小功率发电机1运转，这个时候，大功率发电机2就自动断开衔接，发电机1发出的电流直接输送到电网中；同样，当这个地区的风速比较大的时候，这两个发电机都能进行工作，而且经过小功率发电机1输出的电力会经过控制系统向发电机2的绕组上来进行合频工作，最后输出经过合频以后的电流。这样一来，大功率发电机2的使用寿命就被延长，同时也提高了发电机的使用效率。在发电的时候，控制系统要对两个发电机的电流频率进行监测，经过检测之后再进行合并，从而保证发电机组的安全能够。就变速机来说，跟传统的增速机存在一定的区别，变速机既能增速还能变速，还可以根据风速来进行转速输出的改变，而且是齿轮设计，转速不是特别高，也不是特别容易磨损，这样就能相应的减少润滑的费用。
结论
综上所述，多级变速技术对风能的利用率相对比较高，是一项经济合理，实用性比较强，简单可靠的风力发电技术。通过对多级变速技术工作的原理进行分析，可以看出，跟恒速恒频的发电机进行比较，多级变速风力发电机对风能的利用效率有着很明显的提高，还相应的减少了风力机的机械增速比，使得机械传动系统的可靠性得到提高，同时也提高了其经济型。在风度不同的情况下，可以对两个不同功率的发电机进行组合，相应的提高了发电机的使用效率。
参考文献
[1] 唐捷，肖园园，李欣然，张元胜.分布式风力发电对综合负荷特性的影响[J].电力科学与技术学报.2012（02）.
[2] 齐放，刘亚非，梁亮，李海峰，孟继周.美国分布式风力发电政策研究及启示[J].能源技术经济.2012（02）.
[3] 张旭，吕新良，宋晓林，沙宇恒.小型分布式风力发电系统设计及控制技术[J].陕西电力.2012（01）.
作者简介
高瑞林（1985—），男，籍贯：内蒙古呼和浩特市，单位：中广核风电有限公司内蒙古分公司，学历：本科，职称：助工，研究方向：电气工程。
[关键词]风力发电 变频发电技术 原理
中图分类号：U664.5+1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0014-01
从上个世纪九十年代开始到现在，能源电力市场发展比较迅速的已经不是煤、石油等，人们开始逐步探索新型能源物质，找出可以去到这些传统能源的新能源。开始有了太阳能、风能等可再生资源发电。而风能跟全球所有的水利发电站的功率进行比较，大约是其九倍左右。而跟煤炭燃烧的能量进行比较，也只是占据了一年之内风能的百分之三十左右。使用风力发电能够把源源不断的风能转化为电能，把风能转化标准市电，节约的程度明显。所以，我们要对风力发电技术进行探讨。由于风力属于一种变化性比较强，而且人工无法调节的新能源，作为一项全新技术，多级变速风力发电技术能够保证风力发电机在多种风速的情况下实现风能的最大化利用。
一、风力发电的基本原理
就风力发电的装置来说，主要包含很多结构，有风轮，也有发电机。风力发电机的组成部分包括机头、转体、尾翼叶片。首先是叶片，叶片是用来接受风力的，可以通过机头把风能转化为电能；其次是尾翼，尾翼可以使叶片能够始终对着风吹来的方向，这样能获取比较大的风能；再次是转体，转体是为了更灵活的转动从而实现尾翼方向的调整；最后是机头，机头的转子是一个永磁体，能够切割力线从而产生电能。风力发电的基本原理就是利用风能设备，把因为温差产生的空气流动不断的向电能转化。实际上就是利用空气中的动能，也就是风能来带动风车设备的叶片的旋转，之后把叶子的转轴连接到增速机器上提高旋转的速度，从而把机械的动能向机械能转化，之后通过转轴带动发电机起到发电的作用。
二、多级变速风力发电技术的原理
就早期的风力发电机来说，采用的一般都是恒速恒频方式，根据这个方式来获取恒频的电能，这种方式由于技术比较简单，也是相对比较成熟的，但是风能的利用效率不高。主要是因为在一个特定的风力条件之下，风力输出功率系数跟风能利用率有着比较直接的关系，只有在一个特定的尖速比值下可能达到一个最大值，并且离这个最大值越远，风力机输出的功力系数就会下降的越来越快，风能的利用效率就变得越来越低。就“恒速恒频”风力机来说，其转速能够一直保持不变，加上风力机的转速是可以变化的，能够进行合理的控制。当风力机的尖速比率跟最佳值接近的时候，这个时候能够最大化的对风能进行利用。从上个世纪七十年代中期到现在，变速恒频技术受到越来越多的重视，而且在一步步的被应用，但是因为这项技术的恒频控制装置相对比较复杂，价格也相对比较昂贵，所以，大量使用还是存在一定的难度。
在多级变速风力发电技术中，其主要的发电装置主要组成部分包括，两台发电机（其中一台是小功率发电机1，另一台是大功率发电机2）、控制系统以及变速机来组成的，如下图所示：
其技术原理如下：那个功率比较大的发电机2的定子绕组跟電网是相互联系的，开始向电网输送工频电流，频率为f，转子绕组主要是由小功率发电机1跟控制系统相联系。当风向叶轮方向吹过的时候，通过变速机来把叶轮的旋转速度提高，通过发电机组把风能向电能进行转换，这样才能进行发电。
那个功率比较大的发电机2，其运行的时候主要是在风速比较大的情况下，具有比较大的合频效果，能够让转子的旋转频率跟绕组的电流频率加在一起，这样最终得出加在一起的电流。一般情况下，那个功率比较小的发电机1其功率大约为大功率发电机2的四分之一，当这个地区的风速不大的时候，变速机就只带动小功率发电机1运转，这个时候，大功率发电机2就自动断开衔接，发电机1发出的电流直接输送到电网中；同样，当这个地区的风速比较大的时候，这两个发电机都能进行工作，而且经过小功率发电机1输出的电力会经过控制系统向发电机2的绕组上来进行合频工作，最后输出经过合频以后的电流。这样一来，大功率发电机2的使用寿命就被延长，同时也提高了发电机的使用效率。在发电的时候，控制系统要对两个发电机的电流频率进行监测，经过检测之后再进行合并，从而保证发电机组的安全能够。就变速机来说，跟传统的增速机存在一定的区别，变速机既能增速还能变速，还可以根据风速来进行转速输出的改变，而且是齿轮设计，转速不是特别高，也不是特别容易磨损，这样就能相应的减少润滑的费用。
结论
综上所述，多级变速技术对风能的利用率相对比较高，是一项经济合理，实用性比较强，简单可靠的风力发电技术。通过对多级变速技术工作的原理进行分析，可以看出，跟恒速恒频的发电机进行比较，多级变速风力发电机对风能的利用效率有着很明显的提高，还相应的减少了风力机的机械增速比，使得机械传动系统的可靠性得到提高，同时也提高了其经济型。在风度不同的情况下，可以对两个不同功率的发电机进行组合，相应的提高了发电机的使用效率。
参考文献
[1] 唐捷，肖园园，李欣然，张元胜.分布式风力发电对综合负荷特性的影响[J].电力科学与技术学报.2012（02）.
[2] 齐放，刘亚非，梁亮，李海峰，孟继周.美国分布式风力发电政策研究及启示[J].能源技术经济.2012（02）.
[3] 张旭，吕新良，宋晓林，沙宇恒.小型分布式风力发电系统设计及控制技术[J].陕西电力.2012（01）.
作者简介
高瑞林（1985—），男，籍贯：内蒙古呼和浩特市，单位：中广核风电有限公司内蒙古分公司，学历：本科，职称：助工，研究方向：电气工程。