随着社会的高速发展,能源需求也不断增大,以煤、石油、天然气为主的化石能源不仅储量有限,而且造成了严重的环境污染。作为清洁安全、资源丰富的可再生能源,风能的开发利用及研究受到世界各国的青睐。永磁同步风力发电系统具有发电效率高、可靠性高、运行及维护成本低等优点,已成为大型风力发电系统主要类型之一。风电机组的控制技术是风力发电的关键技术,精确地控制、完善的功能是保证风电机组稳定高效运行的条件。由于风电场大多处于自然条件恶劣、且无人值守的环境中,这就要求控制系统具有较高的可靠性和完备的控制功能。本文以永磁同步风力发电机组为基础,通过建立风机和发电机的数学模型,对风电机组的控制原理进行分析,并对几种常见的最大风能跟踪(Maximize power point tracking-MPPT)控制策略进行比较,选用最优转矩控制作为风电机组的MPPT控制方法。根据不同的风速对风电机组的运行区间进行划分,根据不同的控制目标和控制策略,通过转矩和变桨控制系统,实现风电机组的稳定高效运行。针对传统MPPT控制策略下风电机组输出功率波动大,从而影响电网稳定运行的问题,本文提出了基于变桨的全风速范围内风电机组功率平滑控制策略,将变桨控制和转矩控制相结合实现风电机组平滑地跟踪最大风能。基于Matlab/Simulink软件平台,对一台2.5MW高速永磁同步风电机组功率平滑控制进行仿真研究,结果表明,本文提出的控制策略能够有效抑制功率波动,而且能避免发电机组超速运行。根据风电主控系统功能设计和性能要求,选用基于PC的倍福工业控制器作为主控系统硬件,并在倍福TwinCAT 3软件平台进行主控软件开发并对主控程序和各子系统进行了测试。