直驅永磁風(fēng)力發(fā)電機取消了沉重的增速齒輪箱，發(fā)電機軸直接連接到葉輪軸上，轉子的轉速隨風(fēng)速而改變，其交流電的頻率也隨之變化，經(jīng)過(guò)置于地面的大功率電力電子變換器，將頻率不定的交流電整流成直流電，再逆變成與電網(wǎng)同頻率的交流電輸出。

　　國際先進(jìn)的無(wú)齒輪箱直驅風(fēng)力發(fā)電機，多沿用低速多極永磁發(fā)電機，并使用一臺全功率變頻器將頻率變化的風(fēng)電送入電網(wǎng)。由于齒輪箱是目前在兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機中屬于易過(guò)載和過(guò)早損壞率較高的部件，因此，沒(méi)有齒輪箱的直驅風(fēng)力發(fā)電機，具備低風(fēng)速時(shí)高效率、低噪聲、高壽命、減小機組體積、降低運行維護成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　直驅驅動(dòng)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統結構如下圖所示，風(fēng)輪機直接耦合永磁風(fēng)力發(fā)電機，發(fā)電機輸出由可控硅整流后，再經(jīng)過(guò)逆變器將能量發(fā)送給電網(wǎng)或蓄電池。

圖示：直驅驅動(dòng)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統

　　直驅永磁風(fēng)力發(fā)電機的基本原理，就是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)力機葉片旋轉，拖動(dòng)直驅永磁發(fā)電機的轉子旋轉，實(shí)現發(fā)電。直驅永磁風(fēng)力發(fā)電系統和籠型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統類(lèi)似，只是所采用的發(fā)電機為永磁式發(fā)電機，轉子為永磁式結構，不需外部提供勵磁電源，提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實(shí)現的，把直驅永磁發(fā)電機的變頻的交流電通過(guò)變頻器轉變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電，實(shí)現風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)，因此變頻器的容量與系統的額定容量相同。

　　直驅系統主要由風(fēng)力機(這里概括為：葉片、輪轂、導航罩)、變槳機構、機艙、塔筒、偏航機構、永磁同步發(fā)電機、風(fēng)速儀、風(fēng)向標、變流器、風(fēng)機總控系統等組成。就空間位置而言，交流器和風(fēng)機總控系統一般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔頂。系統中能量傳遞和轉換路徑為：風(fēng)力機把捕獲的流動(dòng)空氣的動(dòng)能轉換為機械能，直驅系統中的永磁同步發(fā)電機把風(fēng)力機傳遞的機械能轉換為頻率和電壓隨風(fēng)速變化而變化的不控電能，變流器把不控的電能轉換為頻率和電壓與電網(wǎng)同步的可控電能并饋入電網(wǎng)，從而最終實(shí)現直驅系統的發(fā)電并網(wǎng)控制。

　　系統所采用的發(fā)電機為永磁低速發(fā)電機，轉子為永磁式結構，無(wú)需外部提供勵磁電源，提高了效率。采用永磁發(fā)電機可做到風(fēng)力機與發(fā)電機的直接耦合，省去了齒輪箱，即為直接驅動(dòng)式結構，這樣可大大減小系統運行噪聲，提高可靠性。由于直接耦合，永磁發(fā)電機的轉速非常低，轉速一般只有幾十r/min，這樣發(fā)電機體積較大、成本較高，因此其發(fā)電機的外形有別于傳統電機細長(cháng)外形，為直徑大而軸向長(cháng)度短的結構，因電機功率與電機定子內徑的平方成正比，與鐵心長(cháng)度成正比，這樣粗而短的結構還可有效利用其圓周線(xiàn)速度，轉子位置相對于定子即可在內亦可在外，外轉子結構效果會(huì )更佳。低速其極數必然多，永磁體可采用切向式，也可采用徑向式。消弱諧波含量和采取分數槽、分布繞組。恰當的永磁結構形式、合理的磁鋼厚度和極弧系數以及氣隙尺寸等措施，都可以使發(fā)電機體積盡量小。由于低速，散熱問(wèn)題也需要慎重考慮，為此，在設計過(guò)程中，定子電流密度盡量選擇較低些，機座采用散熱筋式結構。

　　直驅永磁風(fēng)力發(fā)電機有以下幾個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：

　　1.發(fā)電效率高：直驅式風(fēng)力發(fā)電機組沒(méi)有齒輪箱，減少了傳動(dòng)損耗，提高了發(fā)電效率，尤其是在低風(fēng)速環(huán)境下，效果更加顯著(zhù)。

　　2.可靠性高：齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機組運行出現故障頻率較高的部件，直驅技術(shù)省去了齒輪箱及其附件，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)結構，提高了機組的可靠性。同時(shí)，機組在低轉速下運行，旋轉部件較少，可靠性更高。

　　3.運行及維護成本低：采用無(wú)齒輪直驅技術(shù)可減少風(fēng)力發(fā)電機組零部件數量，避免齒輪箱油的定期更換，降低了運行維護成本。

　　4.電網(wǎng)接入性能優(yōu)異：直驅永磁風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越使得電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機組能夠在一定電壓跌落的范圍內不間斷并網(wǎng)運行，從而維持電網(wǎng)的穩定運行。

　　直驅型風(fēng)力發(fā)電機組沒(méi)有齒輪箱，低速風(fēng)輪直接與發(fā)電機相連接，各種有害沖擊載荷也全部由發(fā)電機系統承受，對發(fā)電機要求很高。同時(shí)，為了提高發(fā)電效率，發(fā)電機的極數非常大，通常在100極左右，發(fā)電機的結構變得非常復雜，體積龐大，需要進(jìn)行整機吊裝維護。且永磁材料及稀土的使用增加了一些不確定因素。