前言

大氣污染、水環境惡化與礦物能源枯竭給人類發展提出了新的問題，從而使可再生能源的利用受到人們的高度重視，風力發電是目前最具有商業價值的可再生能源利用形式。

發電機是風力發電系統的重要環節，其任務是將風力機軸上輸出的機械能通過發電機轉換成電能輸出。發電機的選型與風力發電機組類型以及控制系統直接相關。風力發電機的分類如下：

目前，風力發電機廣泛采用籠型異步發電機（籠型感應發電機）、雙饋（繞線轉子）異步發電機和同步發電機，直流風力發電機已經很少應用。對于定槳距風力機，系統采用恒頻恒速控制時應選用異步發電機，為提高風電轉換效率，異步發電機常采用雙速型。對于變槳距風力機，系統采用變速恒頻控制時，應選用雙饋（繞線轉子）異步發電機或同步發電機。同步發電機中，一般采用永磁同步發電機，為降低控制成本，提高系統的控制性能，也可采用電勵磁或混合勵磁（既有電勵磁又有永磁）同步發電機。對于直驅式風力發電機組，一般采用低速（多極）永磁同步發電機。

電機學是一門傳統學科，但風力發電機有其特殊性，且發展很快，往往工程先于理論。雖然工程上有大量風力發電機組投運，但缺少理論支撐，缺少核心技術，處于邊摸索、邊設計、邊生產的狀態。雖然已有一些與風力發電機相關的圖書，但多數以系統或控制為主。到目前為止還沒有一本適用面比較寬，專門分析各種風力發電機的圖書，而風電的發展迫切需要一本分析風力發電機的專門書籍，本書正是在這種情況下得以出版。

全書分8章。第1章緒論，對風力發電系統、各種風力發電機進行簡要介紹；第2章交流電機的基本理論，分析交流電機的一些共性知識，主要包括同步電機與異步電機的基本工作原理、交流電機的繞組和電動勢、交流電機的磁動勢等；第3章雙饋風力發電機，主要包括雙饋風力發電機的基本工作原理、數學模型、坐標變換、結構與設計等，最后詳細介紹了兩個雙饋風力發電機實例；第4章雙饋風力發電機的運行與控制，首先介紹雙饋風力發電機運行方式，然后分別對雙饋風力發電機幾種主要控制方式進行分析，并介紹了雙饋風力發電機低電壓穿越技術；第5章介紹無刷雙饋異步風力發電機及其控制，主要包括無刷雙饋電機的結構與基本原理、運行區域分析及能量傳遞關系，最后介紹了控制策略及控制方法；第6章直驅式永磁同步風力發電機，介紹直驅式風力發電機的類型、結構、工作原理、并網與保護及設計中的若干問題，還詳細介紹了幾個大型直驅式永磁同步發電機設計實例；第7章討論直驅式永磁同步風力發電機的運行與控制，主要包括最大功率跟蹤、變槳距、低穿越等控制內容；第8章簡要介紹風力發電系統中的其他發電機，包括籠型異步發電機和電勵磁同步發電機。

本書在寫作過程中得到中國長江三峽集團公司畢亞雄副總經理，中國三峽新能源公司孫強副總經理、王玉國副總工程師，東南大學胡虔生教授、胡敏強教授、余海濤教授，清華大學王祥珩教授，河海大學鞠平教授、鄭源教授、張燎軍教授，華僑大學方瑞明教授，華銳風電科技股份有限公司楊松高級工程師，新疆金風科技股份有限公司鄧建軍高級工程師，南京汽輪電機股份有限公司郭磊高級工程師等專家的大力支持，在此表示誠摯的感謝。本書在寫作過程中河海大學能源與電氣學院部分老師、研究生協助做了大量的工作，主要有陳湞斐、趙宏飛、徐剛、劉寶穩、李超群、汪金榮、張琳、謝小磊、劉久付、程俊、張正東、施恂山、黃春梅、崔楊柳、周宇、弓杰偉、王濤云、夏東升等，沒有他們的幫助，本書很難及時推出，因此從某種意義上講他們也是本書的作者。

本書的寫作得到了中國水利水電出版社李莉主任、湯何美子編輯的大力支持與幫助，在此對她們為本書所做出的貢獻表示衷心的感謝。

本書在寫作過程中參考了大量文獻資料，對所引用的資料已盡可能地列寫在書后的參考文獻中，但其中難免有些遺漏，特別是一些資料經過反復引用已難以查實原始出處，在此特向被漏列參考文獻的作者表示歉意，并向所有引用文獻的作者表示誠摯的感謝。

考慮到風力發電機的核心技術比較敏感，本書中所采用的各風力發電機廠家的技術資料都是從正規途徑獲得并已能公開的資料，無意泄漏公司機密，同時也對相關公司表示感謝。

盡管筆者試圖使本書盡可能完美地呈現給讀者，但由于能力與精力有限，加上目前沒有專門介紹風力發電機的資料可參考，一些廠家因為技術保密等原因也難以提供最新的核心技術資料等，書中內容仍有局限與欠缺之處，有待不斷充實與更新，衷心希望讀者不吝賜教。

作者

2015年8月于南京