随着风力发电技术的高速发展,全球风机装机容量的与日俱增,风力发电面临着事故频发和成本较高等诸多问题,所以加大技术上的研究是很有必要的。控制技术作为风力发电的关键技术之一,是风电机组安全和稳定运行的必要条件。作为风电机组功率和载荷控制的重点,深入研究变桨距控制技术具有重要的现实意义。从风电的发展趋势来看,随着风电机组的不断大型化,变桨距控制技术已成功取代定桨距失速控制成为如今风机的主流,通过变桨距执行机构对桨叶进行统一的控制以稳定风机的输出功率;而近几年来,通过在各桨叶运用独立的变桨距系统,独立变桨距在统一变桨距的基础上应运而生。本文以大型风力发电机组变桨距控制技术为研究背景,设计了自适应模糊PID的统一变桨距控制策略;对于独立变桨距控制,提出了基于前馈补偿的加速度权系数和桨叶分段权系数的控制策略。主要内容及成果如下:(1)用机理建模的方式对自然风速以及叶轮、传动机构、发电机、变桨距执行机构等变桨距风机子系统进行建模分析,并用各子系统模型在Matlab/Simulink上搭建了变桨距风机的整机模型并进行了仿真分析,得到了随机风速曲线和在没有加入任何控制策略情况下波动幅度很大的输出功率曲线。为了使风机的输出功率稳定并提高其稳定性和安全性能,需要通过相应的控制策略对风电机组进行变桨距控制。(2)对于统一变桨距控制,设计了自适应模糊PID控制策略。由于风机系统复杂、非线性且难以建立精确的数学模型,利用模糊控制对常规的PID控制器参数进行优化,并且加入了可以在线辨识对象的特征参数并能够实时响应的自适应控制。通过仿真验证了此策略在控制精度和准确性上有很好的提升,不仅能够稳定发电机的输出功率,而且可以提高风机的安全性能。(3)设计了基于前馈补偿的加速度权系数和方位角分段权系数两种独立变桨距控制策略。通过加速度权系数和方位角分段权系数两种独立变桨距控制方法对每个桨叶的桨距角进行控制;同时为了弥补其偏差较大和跟随性能的不足,分别对两种方法加入前馈补偿的控制原理,提出基于前馈补偿的独立变桨距控制方法。通过仿真表明,两种方法都能在满足输出功率稳定的同时实现各桨叶的平稳变化,减小桨叶的拍打振荡,减轻风机疲劳载荷。最后,对比两种方法,通过分析可知,基于前馈补偿的加速度权系数方法对风速应对能力更强,响应速度更快;基于前馈补偿的方位角分段权系数方法简单易行成本低,具有工程应用价值。