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设工作风速为5.5m/s（启动风速）到16.5m/s（较大风速），在启动风速5.5m/s处叶轮转速为100rpm时叶轮当量叶尖速比为4，此时风能利用率为最大（按0.3计），要实现工作风速范围内若干风速点（5.5m/s，8.25m/s，11m/s，16.5m/s共4档风速，故称为四级变速）仍达到最大风能利用率，即叶轮当量叶尖速比为4，可按（1）设计机械增速比和发电机极对数，由于要保持相同的叶尖速比，对应的叶轮转速须同比例变化，分别为100 rpm、150 rpm、200 rpm、300 rpm，叶轮工作频率为叶轮转速的1/60。为减少齿轮箱成本，提高系统变速自动化程度，叶轮到发电机2设计为1级机械变速，速比为5；叶轮到发电机1设计为1级机械变速，速比为2.5；发电机为双速发电机[4]，发电机2的极对数分别为6和2，发电机1的极对数分别为4和2，发电机2的功率约为发电机1的1/4。具体关系如表1所示。
由表1可知（不考虑电机滑差率），在风速11m/s及8.25m/s处，2个发电机利用“合频”特性联合发电，发电机2的输出接入发电机1的转子电路。在具体应用中，当风速为7及以下时可用第1种方式，即发电机2（6极）单独发电；当风速为7上到9.5时可用第2种方式，即发电机2（2极）与发电机1（4极）联合发电；当风速为9.5以上到13时可用第3种方式，即发电机2（2极）与发电机1（2极）联合发电；当风速为13以上时可用第4种方式，即发电机2（2极）及发电机1（4极）单独发电。
三 结论
四级变速风力发电技术利用改变发电机极对数及大小2个发电机的相互配合，达到在4个风速点都能实现风能最大利用，根据统计如果变速恒频风力发电在整个工作风速范围内风能利用量为1个单位，则四级变速风力发电风能利用量能达到80%左右，恒速恒频风力发电风能利用量约为40%。
而且与传统发电技术比还有其他优点，相比恒速恒频发电机系统的增速箱，多级变速风力发电的变速器为低速变速箱，降低了润滑要求，减少了维护费用；由于风速不大、风机输入功率较小时，只有小功率发电机2起发电作用，不存在“大功率发小电”现象，提高了发电机的效率，延长了大功率发电机1的寿命。
