与恒速风力发电机组相比,变速风力发电机组能够在较大风速范围内实现最大功率跟踪,机组具有较高的年发电量。但传统的变桨距变速风力发电机组需要复杂的变桨距系统,这增加了机组成本,降低了可靠性。为此,本文重点研究了定桨距变速风力发电机组的控制技术。该机组摒弃了复杂的变桨距系统,简化了结构,降低了成本,其变速控制系统能够同时实现机组在低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制,从而使得定桨距变速风力发电机组具有与变桨距变速风力发电机组相媲美的功率特性。为实现上述目标,本文首先研究了定桨距变速风力发电机组的基本控制策略,阐述了不同风速条件下风力机的运行状态,得到了在整个运行风速范围内机组期望转速与风速的关系。然后详细研究了基于永磁同步发电机的定桨距变速风力发电机组的动态特性,建立了系统的小信号线性化模型,并分析系统的稳定性。考虑到机组在其运行风速范围内的工作点是大范围变化的特点,本文采用鲁棒PID控制器设计了机组的转速控制系统。分析结果表明该转速控制系统在机组工作点大范围变化的情况下仍具有良好的鲁棒性,其动态响应特性符合设计要求。最后在阐述机组并网控制技术的基础上,本文搭建了定桨距变速风力发电机组并网发电系统的仿真模型,通过仿真验证了机组的控制系统性能。仿真结果表明定桨距变速风力发电机组能够在整个运行风速范围里稳定运行,其变速控制系统具有良好的动态响应特性,机组完全依靠变速控制系统就能同时实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制。