而变桨距功率调节技术不会受到上述问题的影响，因为当风向发生变化时控制系统会根据偏差调整桨叶的桨距角，达到最优叶尖速比，从而使风力发电机组的风能捕获系数在不同风速下始终保持最大，使输出功率最大。在风速低于额定风速时保持桨距角为零；在风速高于额定风速时，则通过控制系统不断随风速调节桨距角，使风机的输出功率始终保持在额定功率附近，使输出功率更加稳定，减小了对电网的冲击。与定桨距风力发电机组相比，变桨距风力发电机组的输出功率有较大提升，特别是风速超过额定风速时。而且变桨距风力机的桨叶不是很重、减轻了塔架的载荷、结构也不复杂、制造成本较低，可以用于大型风机。因此，变桨距风力发电机必然会逐步取代定桨距风力发电机。

（3）空气动力学方面的改进

在空气动力方面关键性的进展是进行新型叶片的外形设计，在同样的风速下新型叶片能更快的转动。放眼当今的风叶，其风能利用系数在0。45左右，离极限值0。593还有距离，在桨叶的外形设计上还有提升空间。另一个研究方向是采用新型材料，利用柔性材料对风叶进行设计以及加工制造，对于风速的变化，叶片能够自动改变流经叶片的空气动力，进而减小桨叶受到的应力，增加风力发电的安全系数以及风能的捕获效率。

1。5双馈式风力发电系统

1。5。1双馈电机

双馈式异步电机（DFIG）实际上是一种绕线式转子的交流电机。之所以称为双馈电机是因为它在特定的工作状态下定、转子能同时向电网馈送电能。双馈电机的结构其实和三相异步电机一样，但是可以对转子施加交流励磁，就像直流电机那样，便于人们调节有功功率和无功功率，也有人将其称为交流励磁电机。

同步电机的励磁方式是向线圈中通入直流，通过调节电流的大小来改变励磁，所以同步电机只能对无功功率进行调整。但是由于双馈电机交流单独励磁，双馈电机可以调节三个变量：一是电流幅值；二是励磁频率；三是电流的相位。与同步电机相比，双馈电机多了两个选择。 

励磁频率f2与发电机的转速n2相关，改变频率f2就能调速。在风速突然改变时会对风机造成影响，这时就可以改变f2来调节n2，使风能的变化转变为转子的动能的增减，有了这样的缓冲会减小了对于电网的扰动。 

改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位臵上有一个位移，这就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位移，也就改变了电机的功率角。这说明双馈电机的功率角与励磁的相位相关联。所以与同步电机相比，双馈电机还能调整有功功率。 

双馈式异步电机能实现这么多参数的调节，是因为它的励磁绕组中同入了可变的交流励磁电流。但如何控制相位、频率和幅值是双馈电机的一大难点，本章的主要内容是介绍双馈式风力发电，所以在此不再花更多的篇幅来说明变流器的控制方法。

1。5。2变速恒频原理

假定双馈电机的定子绕组和转子绕组均为三相对称绕组，根据电机拖动所学我们知道当定子的三相对称绕组通入对称三相电流时，会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速n1称为同步转速：       

p为电机的极对数

f1为电网频率

如果通过绕线向转子绕组中通入三相电流，也会在气隙中形生一个旋转磁场，相对于转子本身的旋转速度为n2：