本文以三叶片水平轴双馈风力发电机为研究对象,主要研究了测量低速轴转速和发电机转速的速度传感器故障诊断问题。通过建立传感器故障的系统模型,采用基于观测器的故障诊断方法对传感器故障进行诊断研究。首先,介绍了故障诊断技术的发展历程和现状,分析了风力发电机故障诊断的研究状况以及存在的问题;接着介绍了基于观测器的故障诊断方法,详细阐述了未知输入观测器和滑模观测器两种重要诊断方法的设计过程,为研究传感器的故障诊断建立了理论基础。其次,介绍了双馈风力发电机的基本结构、工作原理以及速度传感器常见故障类型,针对测量低速轴转速和发电机转子转速的速度传感器所在的传动系统进行了机理分析,并在干扰和噪声的影响下,建立了速度传感器状态空间模型;接着将卡尔曼滤波算法引入未知输入观测器进行反馈矩阵的设计,使残差信号更好地抑制噪声影响,并达到解耦干扰的效果,然后利用最大似然比估计残差、确立阈值,仿真证明所设计的观测器能够有效地实现风力发电机常见速度传感器的故障诊断。考虑到在传动系统上的传感器故障模型较为复杂,提出了其降阶模型,然后采用饱和函数进行滑模观测器的改进设计,使滑模增益与速度传感器的测量差值相结合,通过仿真分析,证明了基于降阶模型的改进滑模观测器诊断速度传感器故障的有效性。最后,分析建立了传感器故障下的风力发电机组模型,采用H_/-H_∞优化方法进行观测器反馈矩阵的设计,并结合迭代算法求解鲁棒性与灵敏度最优平衡情况。仿真结果证明了所采用H_/-H_∞优化设计观测器的方法达到了系统对故障更加灵敏,同时对干扰更加鲁棒的最佳平衡,从而能够有效地检测出风力发电机速度传感器故障。