但是，在一種概念上最簡單的方法中， Enercon公司開創(chuàng)了一系列無齒輪直驅(qū)式風力渦輪發(fā)電機，其額定發(fā)電量現(xiàn)在可達到4.5MW 。在這種設(shè)計中，將轉(zhuǎn)子直接裝在發(fā)電機上，就可將傳動輪系軸承的數(shù)量減少到只有兩個低速旋轉(zhuǎn)部件。問題在于如何在低轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生足夠的電力，以及如何用最好的方法將其轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)頻率。Enercon公司解決發(fā)電機問題的方法是使用一個有大量電極的電激同步發(fā)電機，例如該公司的E-40機型600kW風力渦輪發(fā)電機中的直徑為4.8m的84極電激勵同步發(fā)電機。在這里，轉(zhuǎn)子的速度從18rpm~34 rpm不等，掃過面積為1521m2。由于在工業(yè)變頻驅(qū)動設(shè)計領(lǐng)域深厚的功底，Enercon公司 采用自己的電子電路。與之相比，Zephyros 公司剛推出的  Z72 型2MW風力渦輪發(fā)電機雖然同樣具有直驅(qū)發(fā)電機，但卻采用ABB 公司的改進型ACS 1000 變速電動機傳動控制器。

　　一個驅(qū)動軸軸承支承也是由 ABB 公司制造的永磁發(fā)電機。Zyphyros公司在 列舉發(fā)電機損耗降低、部分負載效率出色、故障機率較低等優(yōu)點時，突出了永磁發(fā)電機的好處。永磁發(fā)電機的不足之處是它因使用高導磁率的磁性材料（如釹鐵硼和釤鈷）而成本很高。永磁發(fā)電機的另一個缺點是功率因數(shù)特性差，必須由變頻電路來進行補償。但許多專家認為，永磁發(fā)電機是發(fā)展方向，對大型直驅(qū)設(shè)計來說尤其是這樣。

　　英國 NaREC（新能源與再生能源中心）的電氣技術(shù)專家Adrian Wilson說,這種方法是當今一個以減輕重量為主要目標的研究項目的核心。由于風力渦輪發(fā)電機理論上電力輸出是按它獲得的空氣體積的三次方增加的，所以結(jié)構(gòu)件也會成比例地增加重量。Wilson說，現(xiàn)在的設(shè)計方法不能簡單地按比例增大到10MW量級——更不用說未來需要的20MW或 30MW，所以他所在的部門正在調(diào)查一種可節(jié)省齒輪箱質(zhì)量的直驅(qū)設(shè)計。這種方法同樣也需要一個大直徑的發(fā)電機。在該項目涉及到的尺度上，有一種可能違背常規(guī)的方法，即采用自行車輪似的結(jié)構(gòu)，其輻條支持發(fā)電機的電極對。電網(wǎng)輸出連接需要一條滿功率的 交流－直流－交流 變頻器鏈路，而變頻器鏈路則需要多個并行的變頻器。

　　IGBT 取代可控硅

　　風力渦輪發(fā)電機所需的功率半導體器件是從事微電子學的人所不熟悉的。你要考慮的不是亞微米線寬，而是一個單器件模塊占用的歐洲標準印制板面積(從34mm×94mm ~ 140mm×190 mm)。這樣的器件可在數(shù)千伏電壓下承受千安培級的電流，而且在過去幾十年內(nèi)，這一技術(shù)的進步是對風力渦輪發(fā)電機發(fā)展的最大貢獻。在 Growian 時代，可控硅技術(shù)可應(yīng)付大功率應(yīng)用，但傳導損耗很大，并且轉(zhuǎn)換時間的性能很差，常常在 100ms 范圍內(nèi)。相應(yīng)地，變頻器級采用6個階躍或12個階躍的波形近似一個正弦波的能量分布，從而產(chǎn)生特別強的奇次諧波，如五次諧波和十一次諧波。這些局限導致人們需要使用諧波頻率濾波器。

　　用IGBT（絕緣柵雙極晶體管）代替 Growian 的第一代可控硅，就可使用脈寬調(diào)制（PWM）來克服不良的諧波性能。該技術(shù)也使實際功率和無功功率的控制更為方便。盡管傳統(tǒng)的可控硅很耐用，

 
　　當今的可控硅，如三菱公司的 FT1500AU-240 可以在 12kV電壓下開關(guān)1.5kA 電流，開關(guān)時間為 15ms ，但當傳導電流超過維持電流值時，傳統(tǒng)的可控硅是不可能關(guān)斷的。GTO（柵極可關(guān)斷）可控硅（如三菱公司的 FG6000AU-120D）可連續(xù)提供 6 kV 的電壓和1.5kA的電流，并可在 30ms 內(nèi)實現(xiàn)關(guān)斷控制，但它們難以驅(qū)動。更糟的是，所有的可控硅都很難并聯(lián)使用，而要達到風力渦輪發(fā)電機所需的功率水平，并聯(lián)使用常常是不可或缺的?！?/p>

　　大功率 IGBT 既有 MOSFET 的容易驅(qū)動和電流共享特性，又有1ms 的開關(guān)時間。雖然轉(zhuǎn)換線路頻率所需的 PWM 頻率很低，僅為幾千赫茲，但這種快速切換在IGBT穿越線性工作區(qū)時可減小傳導損耗。諸如 Eupec 公司的 FZ600R65KF1等器件，其 導通時間不到 1ms，關(guān)斷時間小于 6ms，可以在 6kV 電壓下控制 1.2kA 電流；諸如該公司的 FZ3600R12KE3 等低電壓器件，可以在 1.2kV 電壓下開關(guān) 3.6kA 電流。因此，IGBT 可用于大功率變頻器和軟起動控制器。專業(yè)生產(chǎn)大功率半導體器件的其他公司包括 ABB公司、Dynex公司、富士通電子公司、Powerex公司和 Semikron公司。

　　法國 Cegele 公司主管風能部門的Ivan Novikoff指出，風力渦輪發(fā)電機及其技術(shù)的選擇主要取決于當?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施的位置和特性。Novikoff 說，電纜敷設(shè)、起動時的起動電流和短路電流等問題都取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該公司在為已知用途的風力渦輪發(fā)電機制定規(guī)范時，都要考慮許多次要而又必須考慮的問題，從允許的轉(zhuǎn)子高度、噪聲輻射，到制造商的現(xiàn)場服務(wù)質(zhì)量，不一而足。Novikoff 解釋說，從投資者的觀點來看，要考慮的機器經(jīng)濟因素包括風力供應(yīng)的可靠性、機器的可靠性和維護成本以及電力生產(chǎn)關(guān)稅的差異。