大力开发和利用以风电为代表的新能源是解决能源和环境问题的重要手段之一,然而风能具有较强随机性和间歇性,使得风力发电系统难于控制。随着风电机组单机容量不断增加,风轮转动惯量增大,克服风能扰动引起的机组出力波动更加困难。对于目前运行的主力机型变速变桨双馈风电机组,变桨控制性能要求更高。本文从有效抑制风况随机扰动、提高风电机组高风速段功率输出平稳性的控制目标出发,为应对风电机组非线性强且转动惯量较大的问题,采用自抗扰控制技术设计基于气动转矩反馈的变桨控制策略。基于当今实际工程中几乎都采用DCS和PLC等计算机控制系统,出于实用化考虑,系统地研究了离散LADRC控制策略的设计和实现方法,并进一步建立了基于PLC的硬件在环仿真平台,更真实有效地对所设计的控制器性能进行了试验验证。论文的主要工作如下:·以变速变桨双馈风电机组为研究对象,针对机组非线性强,风况扰动频繁,且风轮转动惯量较大的问题,对变桨控制反馈变量特性进行了研究,分析和选择与机组输出功率相关的、受转动惯量影响较小或不受影响的被控参数,作为控制器的反馈变量;采用自抗扰控制技术,将被控对象动态特性简化为某种标准型,对标准型之外的对象动态特性的复杂性和不确定性作为扰动予以估计与补偿,对标准型的对象进行控制,使控制策略不受和少受转动惯量的影响,据此本文设计了基于气动转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。·分别对转速反馈变桨LADRC控制器和气动转矩反馈变桨LADRC控制器进行了仿真试验,仿真结果表明在阶跃风与湍流风扰动下,二个LADRC控制器均具有良好的鲁棒性和抑制风况扰动的能力,气动转矩变桨LADRC控制器响应速度更快、功率输出更加平稳,能有效克服大转动惯量的影响。·为在计算机控制系统中实现所设计的控制策略,系统地研究了离散控制器设计方法、离散系统模型建立方法、离散扩张状态观测器实现方法,分析了不同的方法对采样周期、模型精度、观测延时、控制性能的影响及自身的复杂程度,建立了具有较高离散化精度和无观测采样时延的离散LADRC变桨控制器,并在PLC中采用ST语言进行了编程实现。·为使所设计的控制策略进一步接近工程实用化,建立了基于PLC的硬件在环仿真平台,具备采用高精度GH Bladed机组模型和风况模型与真实PLC系统联合进行试验的条件和功能,并通过对机组模型运行周期与PLC控制周期采取差别设置方式、对位置型离散LADRC控制器设计初值跟踪模式完善了仿真平台的功能。籍此平台对LADRC变桨控制策略进行仿真试验,更有效地对控制器的性能进行了试验验证。