风力发电经过半个多世纪的发展,风力发电机组制造和运行技术已有很大的提高。然而,因风力发电成本依然高于传统能源,风电在当今世界能源结构中依然不占据主导地位。为此,提高风力发电可靠性和发电效率、降低风电成本成为近些年风电领域的研究热点。风电系统的工作环境恶劣,结构复杂,具有强非线性、时变性、强耦合性、参数不确定性等特点,风力发电系统的控制器设计难度较大。因此,本文针对双馈风电系统最大跟踪的控制问题展开研究。论文主要完成的内容有:首先,针对具有非匹配干扰的二阶双馈风电系统控制问题,将反演理论与自适应算法相结合,设计自适应反演滑模控制器,在干扰有界未知的条件下实现对双馈风电系统转子角速度和电流的跟踪控制,确保最大功率跟踪,实现了对不确定干扰上界的实时在线估计。根据Lyapunov稳定定理对系统进行了稳定性分析,系统渐近稳定。其次,考虑双馈风电系统最大功率跟踪控制中的快速响应问题,针对多变量、参数不确定和具有外界干扰等特点,应用超螺旋控制理论,结合自适应算法,设计多变量自适应超螺旋控制器,保证了有限时间内最大功率的稳定跟踪控制。基于Lyapunov稳定定理进行了稳定性分析,通过MATLAB仿真说明了方法的有效性。再次,考虑有限时间收敛依赖系统初始状态的局限性,针对双馈风电系统无风速传感器问题,利用固定时间状态观测器对气动转矩进行观测,进而得到风机转子转速的期望值。基于观测器得到的期望转子转速,设计自适应固定时间非奇异终端滑模控制器,在风电系统存在有界未知干扰的条件下,实现对最优转子转速和电流的跟踪控制。误差收敛时间上界由控制器参数决定,不依赖于系统的初始条件。基于Lyapunov稳定性判据说明了观测器与控制器综合设计的合理性,证明了系统固定时间收敛。最后,针对双馈风电系统执行器部分失效问题,为提高整数阶滑模的灵活性,考虑系统存在有界未知干扰,设计了自适应分数阶容错滑模控制器,保证功率的快速稳定跟踪,同时系统具有更好的动态性能。并通过分数阶Lyapunov理论进行稳定性证明,应用MATLAB进行仿真,验证了该方法的有效性。