摘要：随着电网中风电机组容量的不断增大,电网对风电机组的并网要求也在不断的提高。双馈风电机组作为当今风电市场中的主要机型已无法满足电网对风电机组的并网要求,其中主要包括低电压穿越能力、有功功率调节能力、风电机组场内无功补偿能力等。这一现状严重影响了风力发电的进一步开发利用。然而,如果风电机组中的双馈发电机由同步发电机取代,则电网对风电机组的并网要求可以被满足。本文所研究的带有变速比齿轮箱的前端调速型风机正是基于同步发电机的优势而提出的。这款型风机能动态地调整风轮与发电机之间的传动比使得发电机转速维持在同步发电机的额定转速状态。因此,传统的同步发电机可被应用于这款风机中进而使这款风机能够满足电网对风电机组的并网要求。本文首先对风机的基本结构和工作原理做了详细的介绍。为了更准确的分析风机系统的主要特征,本文提出了考虑风轮到发电机之间传动轴柔性的风机传动链三质块模型,建立了基于第二类拉格朗日方程的风机传动链动力学模型,并推导出了风机并网后的传动链模型。接下来,本文对该型风机最大功率跟踪条件下的调速电机控制策略进行深入分析和研究,运用鲁棒PI控制思路设计了调速电机转矩控制策略,并从实现最优控制角度设计了相应的控制参数。Matlab/Simulink仿真结果表明这种控制策略能够实现对调速电机期望转速的跟踪并且能够获取最大功率。此外,针对该新型风机,本文进一步探索了一种不依赖于风机系统参数的自适应调速电机转矩控制方法。该方法通过了李雅普诺夫稳定性证明和Matlab/Simulink仿真验证。理论分析和仿真结果表明,该方法能够在系统参数不确定的情况下实现对调速电机期望转速的跟踪控制,并且实现风机最大功率跟踪。