前言

大气污染、水环境恶化与矿物能源枯竭给人类发展提出了新的问题，从而使可再生能源的利用受到人们的高度重视，风力发电是目前最具有商业价值的可再生能源利用形式。

发电机是风力发电系统的重要环节，其任务是将风力机轴上输出的机械能通过发电机转换成电能输出。发电机的选型与风力发电机组类型以及控制系统直接相关。风力发电机的分类如下：

目前，风力发电机广泛采用笼型异步发电机（笼型感应发电机）、双馈（绕线转子）异步发电机和同步发电机，直流风力发电机已经很少应用。对于定桨距风力机，系统采用恒频恒速控制时应选用异步发电机，为提高风电转换效率，异步发电机常采用双速型。对于变桨距风力机，系统采用变速恒频控制时，应选用双馈（绕线转子）异步发电机或同步发电机。同步发电机中，一般采用永磁同步发电机，为降低控制成本，提高系统的控制性能，也可采用电励磁或混合励磁（既有电励磁又有永磁）同步发电机。对于直驱式风力发电机组，一般采用低速（多极）永磁同步发电机。

电机学是一门传统学科，但风力发电机有其特殊性，且发展很快，往往工程先于理论。虽然工程上有大量风力发电机组投运，但缺少理论支撑，缺少核心技术，处于边摸索、边设计、边生产的状态。虽然已有一些与风力发电机相关的图书，但多数以系统或控制为主。到目前为止还没有一本适用面比较宽，专门分析各种风力发电机的图书，而风电的发展迫切需要一本分析风力发电机的专门书籍，本书正是在这种情况下得以出版。

全书分8章。第1章绪论，对风力发电系统、各种风力发电机进行简要介绍；第2章交流电机的基本理论，分析交流电机的一些共性知识，主要包括同步电机与异步电机的基本工作原理、交流电机的绕组和电动势、交流电机的磁动势等；第3章双馈风力发电机，主要包括双馈风力发电机的基本工作原理、数学模型、坐标变换、结构与设计等，最后详细介绍了两个双馈风力发电机实例；第4章双馈风力发电机的运行与控制，首先介绍双馈风力发电机运行方式，然后分别对双馈风力发电机几种主要控制方式进行分析，并介绍了双馈风力发电机低电压穿越技术；第5章介绍无刷双馈异步风力发电机及其控制，主要包括无刷双馈电机的结构与基本原理、运行区域分析及能量传递关系，最后介绍了控制策略及控制方法；第6章直驱式永磁同步风力发电机，介绍直驱式风力发电机的类型、结构、工作原理、并网与保护及设计中的若干问题，还详细介绍了几个大型直驱式永磁同步发电机设计实例；第7章讨论直驱式永磁同步风力发电机的运行与控制，主要包括最大功率跟踪、变桨距、低穿越等控制内容；第8章简要介绍风力发电系统中的其他发电机，包括笼型异步发电机和电励磁同步发电机。

本书在写作过程中得到中国长江三峡集团公司毕亚雄副总经理，中国三峡新能源公司孙强副总经理、王玉国副总工程师，东南大学胡虔生教授、胡敏强教授、余海涛教授，清华大学王祥珩教授，河海大学鞠平教授、郑源教授、张燎军教授，华侨大学方瑞明教授，华锐风电科技股份有限公司杨松高级工程师，新疆金风科技股份有限公司邓建军高级工程师，南京汽轮电机股份有限公司郭磊高级工程师等专家的大力支持，在此表示诚挚的感谢。本书在写作过程中河海大学能源与电气学院部分老师、研究生协助做了大量的工作，主要有陈浈斐、赵宏飞、徐刚、刘宝稳、李超群、汪金荣、张琳、谢小磊、刘久付、程俊、张正东、施恂山、黄春梅、崔杨柳、周宇、弓杰伟、王涛云、夏东升等，没有他们的帮助，本书很难及时推出，因此从某种意义上讲他们也是本书的作者。

本书的写作得到了中国水利水电出版社李莉主任、汤何美子编辑的大力支持与帮助，在此对她们为本书所做出的贡献表示衷心的感谢。

本书在写作过程中参考了大量文献资料，对所引用的资料已尽可能地列写在书后的参考文献中，但其中难免有些遗漏，特别是一些资料经过反复引用已难以查实原始出处，在此特向被漏列参考文献的作者表示歉意，并向所有引用文献的作者表示诚挚的感谢。

考虑到风力发电机的核心技术比较敏感，本书中所采用的各风力发电机厂家的技术资料都是从正规途径获得并已能公开的资料，无意泄漏公司机密，同时也对相关公司表示感谢。

尽管笔者试图使本书尽可能完美地呈现给读者，但由于能力与精力有限，加上目前没有专门介绍风力发电机的资料可参考，一些厂家因为技术保密等原因也难以提供最新的核心技术资料等，书中内容仍有局限与欠缺之处，有待不断充实与更新，衷心希望读者不吝赐教。

作者

2015年8月于南京