风机的偏航系统用于驱动机舱旋转，保持桨叶对准风向，以获取最大的风能。早期，偏航系统多采用电机开关直投方式驱动机舱，当机舱与风向角度相差超过15度时，直接投入驱动电机以调整偏航角度，但直投方式必然带来电流和机械冲击。机械冲击导致齿轮磨损，使得偏航系统机械寿命缩短，维护成本增加；电流冲击会导致开关跳闸，无法偏航，只能通过人工恢复。采用变频控制技术可以消除直投偏航电机带来的问题，本论文开发用于偏航系统的感应电机无速度传感器矢量控制器，主要开展了以下工作：
　　矢量控制基本理论分析。在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下建立感应电机数学模型，并分析转子磁场定向的基本原理。阐述三相两电平逆变器及空间矢量调制基本原理，采用基于零序信号注入的等效实现方法，以提高直流电压的利用率。
　　无速度传感器矢量控制研究。针对偏航驱动系统增加速度传感器成本高，改造困难的问题，采用全阶磁链观测器实现无速度传感器矢量控制。首先分析感应电机极点分布特性，并阐述全阶观测器的原理。采用波波夫超稳定性理论推导转速自适应率，深入研究反馈矩阵配置方法。最后分析离散全阶观测器的稳定性与误差。
　　控制器参数设计。建立感应电机电流控制模型，根据矢量控制的特点简化模型，并研究励磁电流和转矩电流解耦控制的基本原理。将电流控制环传递函数等效为一型系统，速度控制环传递函数简化为二型系统，并按照一型系统和二型系统的配置方法完成PI控制器参数设计。
　　系统仿真与实验验证。基于MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型，通过仿真验证全阶磁链观测器的可行性与控制器参数设计的正确性。设计变频控制器样机，完成硬件电路调试与软件设计。搭建实验平台，并进行空载实验与带载实验，实验结果表明电流控制器解耦与动态性能良好，速度估计误差小于1%，满足设计要求。
　　本文分析了无速度传感器矢量控制原理，开发了偏航电机变频控制器样机，并通过实验，初步验证了无速度传感器矢量控制算法，但控制器的功能与算法可靠性还需要在实际应用中进一步验证。