風力發電依靠風力發電機將風能轉化為電能。風力發電機的風輪由三個由玻璃鋼或尼龍制成的葉片組成。風力吹動風輪旋轉，風力發電機軸上的低速旋轉(約18)～33 r/rain)轉換為發電機所需的高速(800r/rain或1 500 r/min)，傳遞給發電機軸使其旋轉發電。

當風力發電機的風輪正對風向時，風輪得到的風能最大。為了保證風輪隨時面對風向，風力發電機中設有偏航系統。當安裝在機艙頂部的風向標測量風輪不對風向時，會發出偏航指令，通過偏航系統將機艙和風輪繞塔架的垂直軸旋轉，達到對準風向的目的。隨著風速的增加，風輪轉速和發電機的輸出功率都在增加。風速過大會使風輪轉速過快，發電機超負荷運行，從而導致風力發電機發生運行事故。為保證風力發電機的安全運行，風力發電機設有限速安全裝置，調節風力發電機風輪的轉速，在一定風速范圍內保持基本不變，使風力發電機在不同風況下穩定運行。風輪轉速調節方法主要有兩種，一種是風輪葉片槳距固定型，另一種是風輪葉片槳距變化型。固定槳距型的調速方法是，當風速增加時，風輪通過各種機構繞垂直軸旋轉，以偏離風向，減少迎風面和風力，達到調速的目的。變槳距型的調速方法是在風速變化時，通過一套葉片角度調整裝置轉動葉片，改變葉片與風力的角度，改變風輪所承受的風力，從而達到調速的目的。

在這兩種調速方法中，前者結構相對簡單，但機組結構受力較大，后者增加了葉片角度調節裝置，增加了成本，但在高于額定風速的情況下仍能保持穩定的功率輸出，增加發電量。因此，中小型風力發電機組較少采用變槳距離調速方法，而大型風力發電機組大多采用變槳距離調速方法。

除限速裝置外，風力發電機還配備了制動器。當風速過高時，制動器可以停止風輪，以確保風速過高時風力發電機的安全。