随着传统能源的日益枯竭和社会发展对能源需求依旧强劲的趋势,能源来源的结构正朝着多元化的方向发展,各类新能源比例在能源供应结构中的比重越来越多。风能是一种可再生的清洁能源,在世界各个地区和国家被广泛地应用于能源发电领域,并在近些年迅速发展,呈现单台风电机组的容量越来越大的发展趋势,目前已有单机容量为2MW的风力发电机组投入运营。同时,风电接入电网的比例日益增大,在欧洲已建成北海、爱尔兰海域、波罗的海域等多个大型海上风电场,在国内的酒泉、张家口、哈密等地也建有大型风电基地对外提供大量风电。本文首先介绍了风力发电机组的发展历史、现状和未来的发展趋势,并分析了现有的永磁风力发电机组、双馈风力发电机组等风力发电技术的利弊。论文作者分析了风力发电组的特性,认为由于风力发电机组在野外工作受环境影响较为严重,在发电机部分由于温升效应、磁滞效应和饱和效应,使得发电机具有时变特性和非线性特性;认为风力机桨叶部分的空气动力学特性也具有明显的非线性特征。由于时变特性和非线性特性的存在,使得传统控制器不能很好的适应风电机组在不同状态下的控制要求。因此对风力发电机组应用来说,研究更为先进的控制算法就显得很有必要。论文作者在对多种先进控制算法进行比较研究后,确定将自适应反步法控制算法应用于发电机部分的调速控制;将无源控制算法用于风力发电机组的变桨距控制。自适应反步法可以在线估计和修正受运行工况影响而变化的参数。同时反步法通过将一个大系统分解为不超过其阶数个的子系统并对每一个子系统设计虚拟控制律最终获得全局镇定的方法适合对非线性系统的控制。因此,对于具有时变和非线性双重特性的发电机部分的速度调节,应用自适应反步法更为合适。无源控制理论有明确的物理意义,且与李雅普诺夫稳定性理论紧密联系,是设计非线性系统控制器的有效工具,因此将其应用于风力发电机组变桨距控制器的设计。论文作者的研究工作针对实际工程应用也做了一定的探索研究。在本文的研究工作中,选择了目前高性能数字信号处理器芯片F28335作为控制器,对应用于电机调速控制的自适应反步算法进行编程实现。为了实现基于模型的开发,配置了MathWork公司的matlab与TI公司提供的DSP集成开发环境(IDE)CCS之间的开发环境,并对自适应反步控制算法在F28335环境下编程设计。