目前，風電場中運行的風力發電機組主要有兩種類型，即恆速恆頻發電機組和變速恆頻發電機組。當風力發電機組與電網併網時，要求風電的頻率與電網的頻率保持一致，即保持頻率恆定。恆速恆頻風力發電機組在風力發電的過程中，保持風力機的轉速（發電機的轉速）不隨風速的波動而變化，保持恆定轉速運轉，從而得到恆定頻率的交流電能。在風力發電過程中讓風力機的轉速隨風速的波動而變化，通過使用電力電子設備得到恆定頻率交流電能的方法稱為變速恆頻。
風能的大小與風速的三次方成正比，當風速在一定範圍變化時，如果風力機可以做變速運動，則能達到更好地利用風能的目的。風力機將風能轉換成機械能的效率可用風能利用係數Cp來表示，Cp在某一確定的風輪葉尖速比λ（葉尖線速度與輪轂中心處的風速之比）下達到最大值。恆速恆頻機組的風輪轉速保持不變，而風速又經常在變化，顯然Cp不可能保持在最佳值。變速恆頻機組的特點是風力機和發電機的轉速可以在很大範圍內變化而不影響輸出電能的頻率。由於風力機的轉速可變，可以通過適當的控制，使風力機的葉尖速比處於或接近最佳值，使風能利用係數Cp達到最大值，最大限度地利用風能發電。
為了適應風速變化的要求，在風力發電系統中的恆速恆頻發電機組一般採用兩臺不同容量、不同極數的異步發電機或雙速發電機，風速低時用小容量發電機或發電機的低速功能發電，風速高時則用大容量發電機或發電機的高速功能發電，同時通過變槳距系統改變槳葉的槳距角以調整輸出功率。但這也只能使異步發電機在兩個風速下具有較佳的輸出係數，無法有效地利用不同風速時的風能。為了充分利用不同風速時的風能，風力發電的變速恆頻技術得到廣泛應用，如交—直—交變頻系統，交流勵磁發電機系統，無刷雙饋發電機系統，開關磁阻發電機系統，磁場調製發電機系統，同步、異步變速恆頻發電機系統等。這幾種變速恆頻發電系統有的是通過改造發電機本身結構而實現變速恆頻的，有的則是通過發電機與電力電子裝置、微機控制系統相結合而實現變速恆頻的。牠們各有特點，使用場合也不一樣。
風力發電機組還包括雙饋式和直驅式風力發電機組。雙饋式風力發電機組的葉輪通過多級齒輪增速箱驅動發電機，主要結構包括風輪、傳動裝置、發電機、變流器系統、控制系統等。雙饋式風力發電機組將齒輪箱傳輸到發電機主軸的機械能轉化為電能，通過發電機定子、轉子傳送給電網。發電機定子繞組直接和電網連接，轉子繞組和頻率、幅值、相位都可以按照要求進行調節的變流器相連。變流器控制電機在亞同步和超同步轉速下都保持發電狀態。在超同步發電時，通過定轉子兩個通道同時向電網饋送能量，這時變流器將直流側能量饋送回電網。在亞同步發電時，通過定子向電網饋送能量、轉子吸收能量產生制動力矩使電機工作在發電狀態，變流系統雙向饋電，故稱雙饋技術。雙饋風力發電變速恆頻機組示意圖如圖所示。
變流器通過對雙饋異步風力發電機的轉子進行勵磁，使得雙饋發電機的定子側輸出電壓的幅值、頻率和相位與電網相同，並且可根據需要進行有功和無功的獨立控制。變流器控制雙饋異步風力發電機實現併網，減小併網衝擊電流對電機和電網造成的不利影響；提供多種通信接口，用戶可通過這些接口方便地實現變流器與系統控制器及風場遠程監控系統的集成控制；提供實時監控功能，用戶可以實時監控風力發電機組變流器運行狀態。
變流器採用三相電壓型交—直—交雙向變流器技術。在發電機的轉子側變流器實現定子磁場定向矢量控制策略，電網側變流器實現電網電壓定向矢量控制策略；系統具有輸入輸出功率因數可調、自動軟併網和最大功率點跟蹤控制功能。功率模塊採用高開關頻率的IGBT功率器件，保證良好的輸出波形，改善雙饋異步發電機的運行狀態和輸出電能質量。這種電壓型交—直—交變流器的雙饋異步發電機勵磁控制系統實現了基於風力發電機組最大功率點跟蹤的發電機有功和無功的解耦控制，是目前雙饋異步風力發電機組的一個代表方向。
直驅式風力發電機組的風輪直接驅動發電機，主要由風輪、傳動裝置、發電機、變流器、控制系統等組成。為了提高低速發電機效率，直驅式風力發電機組採用大幅度增加極對數（一般極數提高到100左右）來提高風能利用率，採用全功率變流器實現風力發電機的調速。直驅式風力發電變速恆頻機組示意圖如圖所示。
直驅式風力發電機組按照勵磁方式可分為電勵磁和永磁兩種。電勵磁直驅式風力發電機組採用與水輪發電機相同的工作原理。永磁直驅是近年來研發的風電式技術，該技術用永磁材料替代複雜的電勵磁系統，發電結構簡單，重量相對勵磁式直驅風力發電機組輕。但永磁部件存在長期強衝擊振動和大範圍溫度變化條件下的磁穩定性問題，永磁材料的抗鹽霧腐蝕問題，空氣中微小金屬顆粒在永磁材料上的吸附從而引起發電機磁隙變化問題，以及在強磁條件下機組維護困難問題等。此外，永磁直驅式風力發電機組在製造過程中，需要稀土這種戰略性資源的供應，成本較高。