风能是绿色能源。风力发电在解决能源和环境问题上的积极意义,正在世界范围内得到快速发展,成为当今世界增长速度最快的能源,我国在风力发电上的投入和研究也正进入一个快速发展的时期。为提高风能的利用效率和机械寿命,风力发电机组的研究工作在世界各地广泛的开展,各种有效的风力发电机组控制策略、算法被提出,但多集中于桨叶控制、发电机控制与并网控制,偏航控制未能取得有效的发展。针对这方面的问题,本论文展开了相应的研究。无论是变桨矩系统还是偏航系统,都是为了提高风能的利用率和提高发电效率。就偏航系统而言,就是要完成风力机叶轮始终正对风向的功能。因为,风作为自然界的产物,具有随机性,风向总是在不断的改变,偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。风力发电机组的偏航控制系统,主要分为两大类:被动迎风偏航系统和主动迎风系统。前者多用于小型的独立风力发电系统,由尾舵控制,风向改变时,被动对风。后者则多用大型并网型风力发电系统,由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。为了有效的控制偏航系统,工业上开发除了应用卡尔曼滤波的PI控制器,还有模糊控制、最优控制等控制器,这些控制器的偏航控制信号均来源于风向传感器。因位于下风向,受到紊流等各种不利因素影响,且自身的测向精度也存在不足,使得控制信号都不甚理想,进而导致对风精度不高,针对小型、独立的风力发电机组,国外的研究者还提出了一种不需使用风向标传感器的Hill Climbing控制算法,该算法的思想来源于人工智能,最初用于寻找函数最大值点,这里用于检测发电功率,根据功率的变化,配合相应算法,来控制偏航电机的转向,寻找最大功率值点,从而带动机舱始终迎风。这样的算法比较新颖,虽然可以取消风向标传感器,但只适用于小型、独立的风力发电机。对于大型风力发电机组,单独使用该法不再适用。