1.3.5 采用其他类型发电机的风力发电系统
除前述的几种主要类型的风力发电系统外，还有采用无刷双馈发电机、高压发电机、轴向磁场发电机、横向磁场发电机和开关磁阻发电机的风力发电系统。
1.无刷双馈风力发电系统
无刷双馈发电机转子为笼型转子，不需要电刷和集电环，降低了发电机的维护成本，提高了系统的可靠性。采用这种发电机的风力发电系统的主要缺点是定子绕组的设计比较复杂，定子上需要一套功率绕组和一套控制绕组，如图1.7所示，实现起来比较困难。这种系统也是目前的研究热点之一，国内的无刷双馈风力发电机的设计还在理论研究阶段。
图1.7 无刷双馈风力发电系统
2.高压发电机风力发电系统
一般风轮发电机的工作电压是690V，因此需要在舱内或风塔底部设置一台变压器。若发电机的电压与电网电压匹配，则不需要变压器就可以并网。ABB公司于1998年研制出一种高压发电机风力发电系统，如图1.8所示。该系统采用高压永磁发电机直接与风轮机相连，变桨距角控制，采用高压直流（HVDC）输电的连接方式实现系统并网，输出功率可以达到3MW，输出电压不低于20kV。该系统中每台发电机输出端都可以经过整流装置直接连接到直流母线上，再经过逆变器转换为交流电输送到当地电网；若要输送到远方电网，则通过升压变压器接入高压输电线路。
图1.8 高压发电机风力发电系统
这种系统的优点是整合了发电机和升压变压器，使机组元件数量大大减少，系统的有功损耗和无功损耗都大大降低。其发电机侧输出的电压在20kV以上，直接通过HVDC输电方式把电能输送到负荷端，分散式的不可控整流提高了机组效率和运行可靠性。其主要的缺点是整个系统的成本较高，无法保障其长期性能和安全性。它的安全要求比低压发电机更复杂，高压发电机、电力电子装置和辅助装置（如开关装置），随着发电机容量的增加而显著地增加。整个系统的长期运行性能如何还有待进一步深入研究。
3.轴向磁场风力发电机组
轴向磁场发电机的磁通是轴向通过气隙的，而发电机的外形是盘式结构的，故又称盘式发电机。轴向磁场发电机具有轴向尺寸短、质量轻、体积小、结构紧凑、转动惯量小、定子绕组散热条件良好、可获得很高的功率密度等优点，还可以采用多定子、多转子的多气隙结构来提高输出功率。如果发电机的极数足够多，轴向长度与外径的比例足够小，那么轴向磁场发电机比径向磁场发电机的转矩和功率密度要大。因此，轴向永磁同步发电机是最适合用于风力发电的直驱型风力发电机。
世界上第一台发电机就是轴向磁场永磁发电机，是法拉第于1892年发明的，但受当时永磁材料的性能和生产工艺水平的限制，未能得到进一步发展。随着永磁材料性能的改善，电机制造工艺水平的提高，以及新材料（软磁复合材料SMC，非晶材料）的使用，轴向磁场永磁发电机重新得到了电机界的重视。
国外较早关注轴向磁场发电机，研究主要在轴向磁场发电机的性能提升、结构简化、加工工艺、降低成本方面。国外已将轴向磁场永磁发电机应用在新能源电动车辆、风力发电系统、便携式钻设备、直驱电梯电机系统、电磁飞船发射系统中。图1.9所示为传统的舱式直驱轴向磁场永磁风力发电机组。图1.10所示为轮辐式直驱型轴向磁场风力发电机组，该方案由挪威科学家提出，将风力发电机安放在风轮机的轮毂位置，可以去除传统的轮毂结构，使机组质量减轻，成本下降。挪威科技公司已经设计出10MW的轴向磁场风力发电机组，风轮机转子直径为164m，发电机质量为164吨，而传统的同容量直驱径向磁场风力发电机重达375吨。该发电机采用双转子、单定子、无定子铁芯结构，这样可以消除单边磁拉力，没有齿槽转矩，发电机的效率很高，但是永磁体用量较多。
图1.9 舱式直驱轴向磁场永磁风力发电机组
图1.10 轮辐式直驱轴向磁场风力发电机组
4.横向磁场发电机
应用于风力发电系统的发电机要求具有较高的密度，而传统永磁发电机虽然质量相对轻些，但存在定子齿槽在同一截面、几何尺寸相互制约的缺陷。横向磁场发电机（TFG）的定子齿槽和电枢线圈在空间上互相垂直，磁路方向沿转子轴向方向，定子尺寸和线圈尺寸相互独立，实现了电路与磁路的解耦，即可以同时实现高电负荷和高磁负荷。而且，TFG的磁路是三维的，给转子磁路的设计带来了很大的灵活性。它的运行特性与同步发电机的运行特性相同，它的运行机制又类似于永磁发电机。它可以有很多极，如果把它设计成多极对发电机，就可以应用于直驱风力发电系统。
然而，TFG有一个相对大的漏抗，在正常运行时功率因数很低；且有许多部件，工艺较复杂，成本较高，运行控制较困难。但随着粉末技术的提高，这些情况可以得到改善。总之，TFG在风力发电系统中的应用还有待进一步研究。
5.开关磁阻发电机
开关磁阻发电机结构简单、坚固、成本低，具有故障容错运行能力，但功率密度和效率不如永磁同步发电机，而且它对电力电子变换装置的性能要求较高，系统控制较为复杂，只适宜应用在30kW以下的风力发电系统中。