风能是世界上最具前景的可再生能源之一。相较于传统发电,风力发电技术优势日趋明显,进而受到广泛关注。然而风能转换系统是复杂的耦合体,长期暴露在恶劣的环境中,故障频发,造成经济损失严重。因此,研究先进的故障诊断与容错控制技术,对降低风能转换系统的故障率,保证系统的可靠运行具有重要的理论研究价值和工程应用价值。论文在对风能转换系统的故障诊断技术与容错控制策略研究状况进行分析的基础上,介绍风能转换系统中风力机、传动系统、双馈感应电机等子系统模型,建立风能转换系统状态方程,基于广义滑模观测器理论,开展了以下研究工作:针对具有测量扰动的风能转换系统的传感器故障,通过设计广义滑模观测器,克服风能转换系统的不确定性,实现对风能转换系统状态和传感器故障的估计。基于状态估计信息,进行传感器故障和测量扰动重构。通过滑模容错控制保证故障系统的稳定,实现最大风能的捕获。考虑风能转换系统中的执行器故障,利用拆分法,把风能转换系统中非线性部分拆分成常数矩阵和不确定性矩阵,并对系统状态进行增广,将执行器故障增广为系统状态一部分,构建广义滑模观测器。利用等价输出控制法实现执行器的故障重构,设计主动容错控制器,确保风能转换系统的稳定运行。针对风能转换系统中传感器故障和执行器故障并存的问题,以广义滑模观测器为基础,引入后置滤波器,构建新的增维系统,将传感器故障转换成执行器故障进行诊断。设计鲁棒自适应滑模观测器,给出优化滑模策略,保证系统状态估计稳定。通过等价输出控制,给出传感器故障与执行器故障同时重构算法。设计鲁棒容错控制器,当出现多故障时能够很好地进行容错控制,捕获最大的风能。在Matlab的Simulink平台上,对上述三种情况的故障重构与容错控制策略分别进行仿真分析。仿真结果表明当风能转换系统发生上述三种情况的故障时,通过所提出的故障重构与容错控制策略,能够保证风能转换系统的稳定运行。