《风力发电控制综合实训》-风电机组发电运行与检修实验台操作手册

2/2作业指导书OperationGuidanceBook《风电机组发电运行与检修实验台手册》文件版本号：2022-062/2目录第一章、系统基本介绍 03电气图纸说明 031.图纸页版面说明 032.电气图纸 043.设备外形及模块介绍 05第二章基本实验指导 06实验一、发电电气原理图实验 13实验二、发电原理讲解实验 15实验三：风力发电机组分类（发电机不同） 17实验四：风能模拟实验 21实验五风速对应转速试验 25实验六并网试验、脱网、发电实验 28实验七风力发电发电功率调节实验 341第一章、系统基本介绍电气图纸说明本实验台电气图纸采用欧标图纸绘制标准进行设计，符合现有风电机组中电气图纸规范，学员可以通过对电气图纸的学习与研究，不仅可对电路中基本组成元件的作用、元件状态、符号及相关原理有所掌握外，还可以对风电机组机舱柜组成及作用有所熟悉，同时可对日常维护起到很大的帮助。1.图纸页版面说明列号每页图纸中均带有列号，列号从0-9，每个列都表示对应的一列区域，元件可根据不同的列号进行标记与编写。图纸内容该区域表示图纸内容，其中电气元件的序号均根据①的规则来进行编写。页底其中包含当前页、上下页、该页的注释内容、作者等相关信息。图1-1、图纸整体结构说明2.电气图纸ZFFD03型风电机组发电运行与检修实验台完整版20页图纸（详细参考<ZFFD03风电机组发电运行与检修实验台图纸>）图1-2、整体图纸预览图

3.设备外形及模块介绍设备整体由7部分组成，其中包含电气控制柜、变压器器、变流器、卸荷电阻、电流互感器、发电机及对应的拖动系统组成。（图片1-3-1设备外形）3.1、电气控制柜其中电气控制柜为控制核心，主要对发电设备进行控制，同时配有总电网侧、设备用电侧、发电侧的三相电力显示仪表，可以实时显示电网性能参数。同时配有人机界面HMI，可对整个系统状态、报警参数进行显及控制进行操作。3.2、网测变流器网测变流器是将机侧变流器输出的直流母线电压输入的直流电压你变为交流电，输送到电网上去。完成发电的最后一个环节。是风电机组发电最重要的组成部分。3.3、电流互感器分为检查网测变流器与若干个电流互感器组成，是对电流进行测量的重要组成部分。3.4、机侧变流器机侧变流器是将发电机输出的交流电整流为直流电输出，与网测变流器配合使用，无论是直驱机组或双馈机组的发电其发电的原理都是一至的。简单的理解都是交-直-交的过程。3.5、卸荷电阻本实验装置在运行过程中可分为两种工作状态，其中一种需要吸合定子接触器，使其发出的电可以发送至电网端，直接并网发电；而另一种模式为离网模式，当系统处于离网模式下，卸荷电阻开始工作将系统发出的多余的电通过对电阻的家人将电能转换为热能进行消耗掉，同时起到保护电路的一种作用。3.6、隔离变压器隔离变压器的主要作用是:使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离。另外，抑制高频杂波传入控制回路。对系统发出的电起到输出端跟输入端是完全"断路"隔离的，这样就有效的对变压器的输入端(电网供给的电源电压)起到了一个良好的过滤作用。从而给用电设备提供了纯净的电源电压。3.7、风源模拟及发电机本装置蓝色电机为拖动电机，其为380VAC，6级电机，通过变频器对其进行控制，来进行风源的模拟，通过联轴器与发电机相连接，发电机为三相永磁发电机。第二章基本实验指导2.1、HMI使用说明（图片2-1-1主界面）当触摸屏的点后自动进入主界面（如图2-1-1所示）这时候是无法点击任何模块来对设备进行操作的（如图2-1-2所示）；只能点击设备右下角的“登录按钮”登录来获取权限，从而对程序进行操作。（图片2-1-2）如图2-1-3所示，当点击“登录按钮”后会进入到“用户管理”界面，通过不同的用户来获取不同的权限来对程序操作。用户“负责人”密码：无用户“admin”密码：1用户“操作员”密码：2当登录成功后会在主界面的左上角显示“登录成功”字样。（图片4-1-3用户登录）2.2机组状态如图2-1-4所示，“机组状态”界面显示设备各个状态的反映情况和电网的具体数值。（图片2-1-4机组状态界面）其中上半部分为电器柜面板的状态显示，包含按钮及指示灯状态、风速输入、自动手动控制模式切换；中间部分显示的分别为发电机电网侧、发电机发电侧、总电网的电能质量参数；下班部分显示的为风机的主要参数值。2.3机组操作如图2-2-1所示，“机组操作”界面是对设备进行手动控制的界面；在手动（图片2-2-1机组操作界面）2.3机械结构如图2-3-1所示，“机械结构”界面是对真实风机的机械结构的各个部分的数值进行查看。（图片2-3-1机械结构界面）

2.4报警查看如图2-4-1所示，“报警查看”界面是对整个设备的故障进行查看的界面。（图片2-4-1报警查看界面）2.5实时曲线如图2-5-1所示，：实时曲线界面是对功率、风轮转速、发电机转速转矩进行实时监控的画面。（图片2-5-1实时曲线界面）2.6XY曲线如图2-6-1所示，“XY曲线”界面是当改变功率、发电机转速、风速值的改变使理论上的风功率曲线发生变化的界面。（图片2-6-1XY曲线界面）2.7历史报警如图2-7-1所示，“历史报警”界面是对过往故障查看的界面。（图片2-7-1历史报警界面）2.8操作查看如图2-8-1所示，“操作查看”界面是对机组控制进行记录和查看的界面。（图片2-8-1操作查看界面）2.9参数设置如图2-9-1所示，“参数设置”界面是对设备是否进行联机操作的测试。（图片2-9-1参数设置界面）实验一、发电电气原理图实验实验目的偏航系统是风力发电机组中最为重要的组成部分。本实验的目的主要是通过偏航电气原理图的学习达到如下要求；了解偏航系统电气部分组成；熟悉和掌握各部件的工作原理与作用；提升学生对偏航系统电气图纸掌握的能力；实验要求实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；参阅第三章第1章节中的有关内容；参阅《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》；学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；本实验属于通过查看图纸，掌握发电系统电气原理的组成实验，实验前确保断电操作。实验内容及步骤检查设备电源，确保设备处于断电状态；打开《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》第23页；找到该页图纸的-Q23.1电气元件位置，在实验记录上标记出来；对应实际设备，找到-Q23.1在实际设备中的位置，并且报告指导教师；依据上述步骤依次找到图纸中全部部件。实验记录根据《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》找出偏航系统中重要组成部分并且进行记录：序号记录名称图纸位置图纸符号实际位置是否找到1…2345678910思考题发电系统中逆变器的作用？整流器的作用?直流母线电压是什么？

实验二、发电原理讲解实验实验目的了解发电过程中的执行机构；熟悉和掌握发电执行结构的工作原理与作用；实验要求实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；参阅第三章第2章节中的有关内容；参阅《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》；学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；本实验属于通过查看图纸，配合实际硬件设备，使学生掌握发电系统电气原理的组成实验，实验前确保断电操作。实验内容及步骤检查设备电源，确保设备处于断电状态；根据实际硬件设备对照图纸一次找到实际部件。实验记录根据教学内容，找到设备中偏航系统中涉及到的如下内容序号记录名称设备位置功能说明1网测变流器2机舱变流器3卸荷电阻4电流互感器*95拖动电机6发电机7…89思考题在本系统中变压器的作用？

实验三：风力发电机组分类（发电机不同）实验目的了解直驱/双馈风力发电机组外形结构；了解直驱/双馈风力发电机组内部结构；了解直驱/双馈力发电机组工作原理；通过本实验学生可了解直驱/双馈风力发电机组的基本工作原理，了解风力发电机组的结构及发电过程。实验要求实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；参阅第三章第2章节中的有关内容；参阅《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》；学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；本实验属于通过查看图纸，配合实际硬件设备，使学生掌握发电系统电气原理的组成实验，实验前确保断电操作。实验内容及步骤双馈风力发电系统双馈风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流（频率、幅值、相位）的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的。a、双馈变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能；b、在低于额定风速时，他通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳叶尖速比下运行，输出最大的功率；c、在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。双馈风力发电系统主要由叶片、增速齿轮箱、双馈发电机、双向变流器和控制器组成。双馈式风力发电机组将风轮吸收的机械能通过增速机构传递到发电机，发电机将机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和变频器相连。直接驱动型风力发电系统典型的永磁直驱型变速恒频风力发电系统，包括永磁同步发电机（pmsg）和全功率背靠背双pwm变流器，无齿轮箱。Pmsg通过全功率变流器直接与电网连接，通常极对数较多，低转速，大转矩，径向尺寸较大，轴向尺寸较小，呈圆环状；由于省去了齿轮箱，从而简化了传动链，提高了系统效率，降低了机械噪声，减小了维修量，提高了机组的寿命和运行可靠性；发电机通过变流器与电网隔离，因此其应对电网故障的能力更强，但是变流器容量较大，损耗较大，变流器的成本较高。直驱式风力发电机组的风轮直接驱动发电机，主要由风轮、传动装置、发电机、控制系统等组成。为了提高低速发电机效率，直驱式风力发电机组采用大幅度增加极对数（一般极数提高到100左右）来提高风能利用率，采用全功率变流器实现风力发电机的调速。直驱发电机按照励磁方式可分为电励磁和永磁两种。电励磁直驱风力发电机组采用与水轮发电机相同的工作原理，技术成熟。实验步骤（1）直驱发电机组组成及发电运行原理？例：直驱发电机组组成及发电运行原理？答：a、直驱机组组成直驱机组因其机械结构没有齿轮箱，因直驱发电的转速可以与风轮转速一至，所以在机械组成上缺少主轴、齿轮箱、高速轴联轴器等传动系统。其组成为：风轮、发电机、机舱、塔筒b、直驱发电系统组成以设备本体来说，其发电系统组成为发电机-机侧变流器-网测变流器是以交-直-交的方式进行发电，两个变流器中间通过建立直流母线来进行转换到达控制发电的目的。（如下图所示内）。c、直驱机组发电原理图（2）双馈发电机组组成及发电运行原理？答：思考题半直驱风电机组组成结构及发电原理？实验四：风能模拟实验实验目的了解影响风轮吸收功率的因素；了解风功率系数Cp及贝兹理论；了解叶尖速比概念；通过本实验学生可了解风力机的基本工作原理，了解风力发电机第一环节中风力机吸收自然界风能的基本理论，并了解影响风力机吸收风能的几个重要因素。为风力发电后续教学及实验打下基础。实验要求实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；参阅第三章中的有关内容；参阅《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》；学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；本实验属于操作类实验，操作前确保设备无异物，确保人员与设备之间的安全距离。遵守操作步骤，认证记录实验数据。确保拖动电机及发电机链接完好，同时确保拖动平台前不要站人。实验内容及步骤检查设备电源，确保设备处于供电状态；检查液压装置是否链接完整；将电器柜侧面的QS22.2开关转至on，通电后面板红色电源指示灯常亮；在HIM中进行登陆。选择用户admin，密码1；进入“机组状态”界面中观察如下图1所示上端红色区域的内容，确定当前为手动模式（显示深灰色“自动控制选择”表示为手动模式）点击主界面按钮，返回至主界面，进入“机组操作”，点击“原动机启动”按钮，同需要给拖动电机设定一个速度值。操作后再次返回“机组状态”界面观察下端红色“其他参数”中的相关参数并且进行记录。实验基础知识及原理影响风轮吸收功率的因素风轮功率计算公式推导当风速以v的速度吹向风轮，使风轮转动，设所选择的风轮其扫略面积为A,空气密度为ρ，时间为1s中流向风轮的空气所具有的动能为：Nv=1若风轮半径为R,则由公式（1.1）得：Nv==公式（1.2）为理想状态下风轮捕获风能的表达式，但在实际运用当中，这些风能不可能全部被风轮所捕获而转换成机械能，设风轮捕获的风能并转换成机械能由风轮轴输出的功率为N，并称为风轮功率，它与QUOTENvNV之比，称为风轮的功率系数（或风能利用系数），用CP示，即：Cp=N即：N=π2ρ由公式（1.4）得知：风轮功率与风轮直径的平方成正比；风轮功率与风速的立方成正比；风轮功率与风轮的叶片数目无直接关系；风轮功率与风轮功率系数成正比；因此，当风轮大小、工作风速一定时，尽可能提高CpQUOTECp值，以增大风轮的功率，是设计人员追求的主要目标之一。贝茨理论贝茨理论：假设风轮是理想的，也就是说没有轮毂，叶片数无穷多，流过的风没有摩擦损失，是个理想的转换器，经过推导，Cp为：Cpmax=0.593 即理论上风轮可捕获风能为59.3%，但在实际中是达不到此值，一般CpQUOTECp值可取为0.2-0.5。叶尖速比旋转着的风轮叶片的叶尖速度与吹向风轮的风速之比，用λ表示,其公式为：λ=ωRv 式（1.6）中，R为风轮半径；ω为吹向风轮的风速。功率-转速特性曲线已知N=π2ρR2v3Cp和Cp=f(λ)，当风轮在一定风速下运行时v、ρ、R均为常数，则N是QUOTECpCp函数，而注：Cp实验记录序号风速发电机转速发电机转矩风轮转速CP值功率12345678910思考题风速、风轮转速、发电机转速、发电机功率的对应关系？

实验五风速对应转速试验实验目的掌握实验台结构以及操作方法；掌握实验台风速与转速对应关系；通过本实验，使学生能够了解实验台结构以及风速与转速对应关系型。实验基础知识及原理风轮输出特性模拟系统的实现进行风力发电技术的研究，最直接、最有效的方法，就是将风力发电机，传动机构和风轮直接相连，在风电现场风机运行过程中做实验研究，才可以达到直接、准确得实验效果。但由于风电现场环境恶劣、实验空间狭窄、进行实验的过程难于实现，所以这样做不仅所需研究经费多、研究时间长，还耗费大量的人力物力。那么，在实验室无风的条件下，如何进行风力发电技术的研究就成了急待解决的问题，也是实验室内开展风力发电技术研究工作的基础和前提。设想用一套模拟装置直流无刷电机调速系统，来模拟现场风况带动风轮的转动通过齿轮箱传动装置传递给高速轴的转速特性、转矩特性、功率特性。用直流电机转轴的转动情况再现实际现场高速轴的转动（如图1所示），以便在实验室实现风力发电技术的研究工作。再通过PLC编制上位机的操作界面，可以在此操作界面上输入不同的风况风速，来控制电动机再现现场风况风速不同时，高速轴的运转情况。这样，就建立起一个实验室内的模拟实验平台，通过对直流电机机的控制，来实现对风轮的模拟。图1风速模拟系统结构图实验要求实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；参阅第三章中的有关内容；参阅《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》；学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；本实验属于操作类实验，操作前确保设备无异物，确保人员与设备之间的安全距离。遵守操作步骤，认证记录实验数据。确保拖动电机及发电机链接完好，同时确保拖动平台前不要站人。实验内容及步骤检查设备电源，确保设备处于供电状态；检查液压装置是否链接完整；将电器柜侧面的QS22.2开关转至on，通电后面板红色电源指示灯常亮；在HIM中进行登陆。选择用户admin，密码1；进入“机组状态”界面中观察如下图1所示上端红色区域的内容，确定当前为手动模式（显示深灰色“自动控制选择”表示为手动模式）点击主界面按钮，返回至主界面，进入“机组操作”，先点击“强制吸合拖动电机接触器”，再点击“原动机启动”按钮，同需要给拖动电机设定一个速度值。操作后再次返回“机组状态”界面观察下端红色“其他参数”中的相关参数并且进行记录。实验报告绘制风速-转速曲线。思考题风速与转速对应关系。

实验六并网试验、脱网、发电实验实验目的掌握风力发电机组并网条件；了解风力发电机组电气系统并网过程；通过本实验，可了解风力发电机组运行当中并网、脱网运行过程。重点理解并网接触的作用及含义实验原理直驱永磁风力发电机并网过程永磁风力发电机是一种同步发电机，与大电网中的发电机属于同一类型，所不同的是，它采用永磁体代替普通发电机的励磁，省去电刷滑环，结构简单可靠，同时也节约了励磁功率提高了电机效率。驱式结构做到了风力机与发电机的直接耦合，省去齿轮箱，可大大减小系统运行噪声，提高可靠性。随着风机转速的变化，永磁风力发电机所发出的点的频率也是变化的，所以这类风机的定子必须通过一台全功率的变频器连接到电网。其变速恒频控制也是在定子电路实现的，把永磁发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。变频器将这些频率不断变化的电能改变为恒频恒压的交流电，输入电网。直驱并网结构图如下图1所示：图1直驱永磁风力发电机结构全功率永磁风力发电机变流器结构直驱式风力发电系统功率是全功率传输，系统中的变流器结构比较复杂，决定着系统的运行效率与可靠性，常见的结构有以下五种：不可控整流后接晶闸管逆变器和无功补偿结构。如图2所示，系统中逆变器的开关管采用晶闸管，输出电流谐波含量较高，需引入补偿系统，增加了系统的成本。图2不可控整流后接晶闸管逆变器和无功补偿结构不可控整流后接直流侧电压变化的PWM电压源型逆变器结构。如图3所示，该结构的特点是将频率和幅值都发生变化的交流电经不可控整流桥后的直流电直接通过PWM电压源型逆变器并入电网。与晶闸管逆变器相比，PWM电压源型逆变器开关频率更高，对电网的谐波污染更少；而且可以通过控制逆变器的输出调制电压的幅值和相位来调节系统输出的有功功率和无功功率，从而控制直驱式发电机的转速，使其工作在最佳叶尖速比状态下，最大程度地捕获风能。图3不可控整流后接直流侧电压变化的PWM电压源型逆变器拓扑结构不可控整流后接直流侧电压稳定的PWM电压源型逆变器结构。如图4所示，该结构的直流环节采用BOOST升压方式，将直流母线电压升高并可以校正永磁发电机的功率因数，使发电机输出电流保持正弦并与输出电压同步。该系统结构简单，控制方法灵活，开关器件利用率高，谐波含量低，在大功率直驱系统中得到了广泛的应用。图图4不可控整流后接直流侧电压稳定的PWM电压源型逆变器拓扑结构PWM整流器后接电压源型PWM逆变器结构。如图5所示，通常被称为“背靠背”式变流结构，由于不可控整流桥的非线性会使其输入侧的电流畸变很严重，因此可采用PWM整流技术将发电机输出的频率和幅值变化的交流电变换为恒定的直流电。采用PWM整流技术可以通过解耦控制实现发电机的单位功率因数输出，通过矢量控制实现发电机运行在最大转矩、最大效率与最小损耗的状态下。不足之处在于PWM整流器会增加系统的成本，一般应用于小功率系统中。图5PWM整流器后接电压源型PWM逆变器拓扑结构不可控整流后接电流源型逆变器结构。如图6所示，与电压源型逆变器相比，电流源型逆变器具有四象限运行能力，系统更可靠，不存在击穿故障等优点。该结构的不足之处在于带多个负载或负载并联时动态响应较慢。图6不可控整流后接电流源型逆变器拓扑结构双馈风力发电机组双馈风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流（频率、幅值、相位）的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的。双馈变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能；在低于额定风速时，他通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳叶尖速比下运行，输出最大的功率；在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。双馈风力发电系统主要由叶片、增速齿轮箱、双馈发电机、双向变流器和控制器组成。双馈式风力发电机组将风轮吸收的机械能通过增速机构传递到发电机，发电机将机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和变频器相连。实验要求实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；参阅第三章中的有关内容；参阅《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》；学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；本实验属于操作类实验，操作前确保设备无异物，确保人员与设备之间的安全距离。遵守操作步骤，认证记录实验数据。确保拖动电机及发电机链接完好，同时确保拖动平台前不要站人。实验内容及步骤依据实验五风速对应转速试验的实验步骤后，在“机组操作”界面中点击“强制吸合发电接触器”。上述步骤前需要对“发电机电网侧”、“发电机发电侧”、“总电网”中的内容进行记录。在吸合发电接触器后，再次观察上述三个参数的变化。实验记录表格或文字记录值思考题1、双馈并网过程与直驱机组的并网过程有什么差异性？

实验七风力发电发电功率调节实验实验目的掌握风力发电机组功率调节原理；掌握风力发电机组功率调节过程；了解风力发电机组整体控制策略；通过本实验，了解永磁风力发电机组不同转速下，功率调节基本原理及方法。了解风速对功率输出的影响及风力发电机组整体控制策略了解。实验内容1．基于转速反馈的最大风能跟踪控制不依赖风速测量的最大风能跟踪控制算法主要有2种，一种是基于局部扰动的搜索算法，它将测量到的单位时间内的发电机输出功率增量ΔPe与发电机转速的增量Δωr做智能模糊推理，搜索出最优参考转速，算法简单、可移植性强；但大惯量风力发电系统的动态过程影响了最优参考转速的获取速度，使其控制效果变差。另一种是基于最佳功率给定的功率反馈控制算法，其思想是利用风机转速依据风机特性实时计算或查表得出风机的参考功率值，将之减去传动链和发电机的各种损耗后作为发电机有功功率的参考值，与测量到的发电机有功功率反馈信号一起完成功率的闭环控制。从图1中可以看出，这种算法存在的问题是：恒速段时风机的转速对应不唯一的功率参考值，即风机运行于额定转速时，无法判断出其运行于A点(功率P1)或是B点(功率P2)，因此只适用于额定转速下的控制。反之，在额定功率点以下，任一功率值有唯一的转速与之对应。因而，可将额定功率点以下风力发电机的功率反馈控制转变为转速跟踪控制，就能解决上述功率反馈控制中风机恒速区参考功率不能给定的问题。图1变速风机功率−转速曲线2、功率平稳输出当风速升高至超过风机的额定风速时，为保护机械系统、保证发电机的安全运行，通常采用增大风机桨距角的方式，使得叶片的攻角减小以降低风能的捕获。在高风速下，传统的功率控制策略是使发电机运行于额定电磁转矩Ten，依据转速变化量Δωr作为变桨距控制器的控制量，调节风机捕获的气动功率。理论上讲，如果桨距角的变化速度足够快且忽略变桨距机构的延时，采用上述方案就可以使得在高风速下风机捕获的气动功率与发电机的有功功率相等，从而保证发电机稳定的电功率输出。但实际的变桨距执行机构多采用液压传动或电动伺服机构，对于现代大型兆瓦级风力发电机组，其时间常数多为120~300ms，并且变桨速度也因较大的风机转动惯量而受到限制(一般为5°/s)，当风速从低于额定风速快速变化至额定风速以上，风机的轴机械功率会远大于发电机的额定功率，这必然导致发电机转速的上升。对于直驱式永磁同步风力发