設工作風速為5.5m/s（啟動風速）到16.5m/s（較大風速），在啟動風速5.5m/s處葉輪轉(zhuǎn)速為100rpm時葉輪當量葉尖速比為4，此時風能利用率為最大（按0.3計），要實現(xiàn)工作風速范圍內(nèi)若干風速點（5.5m/s，8.25m/s，11m/s，16.5m/s共4檔風速，故稱為四級變速）仍達到最大風能利用率，即葉輪當量葉尖速比為4，可按（1）設計機械增速比和發(fā)電機極對數(shù)，由于要保持相同的葉尖速比，對應的葉輪轉(zhuǎn)速須同比例變化，分別為100 rpm、150 rpm、200 rpm、300 rpm，葉輪工作頻率為葉輪轉(zhuǎn)速的1/60。為減少齒輪箱成本，提高系統(tǒng)變速自動化程度，葉輪到發(fā)電機2設計為1級機械變速，速比為5；葉輪到發(fā)電機1設計為1級機械變速，速比為2.5；發(fā)電機為雙速發(fā)電機[4]，發(fā)電機2的極對數(shù)分別為6和2，發(fā)電機1的極對數(shù)分別為4和2，發(fā)電機2的功率約為發(fā)電機1的1/4。具體關系如表1所示。

　　由表1可知（不考慮電機滑差率），在風速11m/s及8.25m/s處，2個發(fā)電機利用“合頻”特性聯(lián)合發(fā)電，發(fā)電機2的輸出接入發(fā)電機1的轉(zhuǎn)子電路。在具體應用中，當風速為7及以下時可用第1種方式，即發(fā)電機2（6極）單獨發(fā)電；當風速為7上到9.5時可用第2種方式，即發(fā)電機2（2極）與發(fā)電機1（4極）聯(lián)合發(fā)電；當風速為9.5以上到13時可用第3種方式，即發(fā)電機2（2極）與發(fā)電機1（2極）聯(lián)合發(fā)電；當風速為13以上時可用第4種方式，即發(fā)電機2（2極）及發(fā)電機1（4極）單獨發(fā)電。

　　三 結(jié)論

　　四級變速風力發(fā)電技術利用改變發(fā)電機極對數(shù)及大小2個發(fā)電機的相互配合，達到在4個風速點都能實現(xiàn)風能最大利用，根據(jù)統(tǒng)計如果變速恒頻風力發(fā)電在整個工作風速范圍內(nèi)風能利用量為1個單位，則四級變速風力發(fā)電風能利用量能達到80%左右，恒速恒頻風力發(fā)電風能利用量約為40%。

　　而且與傳統(tǒng)發(fā)電技術比還有其他優(yōu)點，相比恒速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)的增速箱，多級變速風力發(fā)電的變速器為低速變速箱，降低了潤滑要求，減少了維護費用；由于風速不大、風機輸入功率較小時，只有小功率發(fā)電機2起發(fā)電作用，不存在“大功率發(fā)小電”現(xiàn)象，提高了發(fā)電機的效率，延長了大功率發(fā)電機1的壽命。