随着电网中风电渗透率的不断提高,风电功率的随机性和波动性给电力系统频率稳定带来的影响不容忽视。为缓解大规模风电并网对电力系统造成的调频负担,风电机组需要改变传统的发电效益最大化模式,转为参与电网的自动发电控制（AGC）,这使得风机的机电动态调节更加依赖变桨。但研究发现,传统PI变桨控制很难在不同运行条件下都表现出较好的转速调节效果,因此迫切需要对风机的变桨控制性能进行改进。现有关于风机变桨控制的研究,主要是通过对变桨控制器的改进使风机系统更快地响应风速和功率指令的变化,从而减小风轮转速的波动程度。然而,现有改进策略缺乏考虑执行器对控制器指令的执行能力,也就是缺乏考虑变桨执行机构的实际运行限制。这会给变桨控制性能带来各种不利影响,最主要的就是积分饱和现象。积分饱和现象在风速剧烈波动时会恶化风机的转速调节性能,因此风机变桨控制性能的改进需要考虑积分饱和的影响。本文基于对变桨执行机构实际运行限制的考虑,应用补偿式抗积分饱和方法,设计了适用于风机系统的抗饱和变桨控制器,主要研究成果如下:（1）分析了风机变桨控制中积分饱和现象的产生机理,提出了饱和程度的评价指标。首先对风机变桨控制中的幅值饱和与速率饱和现象进行介绍,指出二者之间的区别和联系。其次基于灵敏度的比较,对速率饱和的产生机理进行探究。最后提出了饱和程度的评价指标,分析了不同饱和程度对变桨控制性能的影响。（2）基于补偿式抗饱和方法,设计了适用于风机系统的抗饱和变桨控制器。改进了补偿结构,利用等效惯性环节的设计避免了变桨执行机构的惯性对抗饱和控制器性能的不利影响;提出了补偿系数的设定方法,基于自适应算法给定了补偿系数的取值规则。（3）基于FAST软件和风机动模实验系统对本文提出的抗饱和变桨控制方法进行了有效性验证。仿真和实验结果表明,相比于其他控制算法,本文的改进方法能够表现出较好的转速调节性能。