直驅(qū)永磁風力發(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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風速而改變，其交流電的頻率也隨之變化，經(jīng)過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。

　　國際先進的無齒輪箱直驅(qū)風力發(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電送入電網(wǎng)。由于齒輪箱是目前在兆瓦級風力發(fā)電機中屬于易過載和過早損壞率較高的部件，因此，沒有齒輪箱的直驅(qū)風力發(fā)電機，具備低風速時高效率、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。

　　直驅(qū)驅(qū)動式永磁風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構如下圖所示，風輪機直接耦合永磁風力發(fā)電機，發(fā)電機輸出由可控硅整流后，再經(jīng)過逆變器將能量發(fā)送給電網(wǎng)或蓄電池。

圖示：直驅(qū)驅(qū)動式永磁風力發(fā)電系統(tǒng)

　　直驅(qū)永磁風力發(fā)電機的基本原理，就是利用風力帶動風力機葉片旋轉(zhuǎn)，拖動直驅(qū)永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)發(fā)電。直驅(qū)永磁風力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)類似，只是所采用的發(fā)電機為永磁式發(fā)電機，轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)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現(xiàn)的，把直驅(qū)永磁發(fā)電機的變頻的交流電通過變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電，實現(xiàn)風力發(fā)電的并網(wǎng)，因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。

　　直驅(qū)系統(tǒng)主要由風力機(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、風速儀、風向標、變流器、風機總控系統(tǒng)等組成。就空間位置而言，交流器和風機總控系統(tǒng)一般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔頂。系統(tǒng)中能量傳遞和轉(zhuǎn)換路徑為：風力機把捕獲的流動空氣的動能轉(zhuǎn)換為機械能，直驅(qū)系統(tǒng)中的永磁同步發(fā)電機把風力機傳遞的機械能轉(zhuǎn)換為頻率和電壓隨風速變化而變化的不控電能，變流器把不控的電能轉(zhuǎn)換為頻率和電壓與電網(wǎng)同步的可控電能并饋入電網(wǎng)，從而最終實現(xiàn)直驅(qū)系統(tǒng)的發(fā)電并網(wǎng)控制。

　　系統(tǒng)所采用的發(fā)電機為永磁低速發(fā)電機，轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構，無需外部提供勵磁電源，提高了效率。采用永磁發(fā)電機可做到風力機與發(fā)電機的直接耦合，省去了齒輪箱，即為直接驅(qū)動式結(jié)構，這樣可大大減小系統(tǒng)運行噪聲，提高可靠性。由于直接耦合，永磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)速非常低，轉(zhuǎn)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(tǒng)電機細長外形，為直徑大而軸向長度短的結(jié)構，因電機功率與電機定子內(nèi)徑的平方成正比，與鐵心長度成正比，這樣粗而短的結(jié)構還可有效利用其圓周線速度，轉(zhuǎn)子位置相對于定子即可在內(nèi)亦可在外，外轉(zhuǎn)子結(jié)構效果會更佳。低速其極數(shù)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(shù)槽、分布繞組。恰當?shù)挠来沤Y(jié)構形式、合理的磁鋼厚度和極弧系數(shù)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，散熱問題也需要慎重考慮，為此，在設計過程中，定子電流密度盡量選擇較低些，機座采用散熱筋式結(jié)構。

　　直驅(qū)永磁風力發(fā)電機有以下幾個方面優(yōu)點：

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

　　2.可靠性高：齒輪箱是風力發(fā)電機組運行出現(xiàn)故障頻率較高的部件，直驅(qū)技術省去了齒輪箱及其附件，簡化了傳動結(jié)構，提高了機組的可靠性。同時，機組在低轉(zhuǎn)速下運行，旋轉(zhuǎn)部件較少，可靠性更高。

　　3.運行及維護成本低：采用無齒輪直驅(qū)技術可減少風力發(fā)電機組零部件數(shù)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(qū)永磁風力發(fā)電機組的低電壓穿越使得電網(wǎng)并網(wǎng)點電壓跌落時，風力發(fā)電機組能夠在一定電壓跌落的范圍內(nèi)不間斷并網(wǎng)運行，從而維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

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