在能源问题日渐凸显的今天,世界各国都在积极探索低碳能源转型,在这个过程中,风力发电被认为是最有前途的技术之一。作为风力发电的动力源和主要干扰源,风的特性在很大程度上也能代表风机的运行特点。变桨距型风机因其能够适应风随机变化的特点,正逐步取代定桨距型风机。风电系统在运行区域Ⅲ的控制目的是维持系统输出功率不变,变桨距型风机可以利用变桨系统来完成此目标。直驱式风电系统因其结构的简单性以及良好的控制特性正逐渐成为主流的风力发电系统。本文选取直驱式变桨型风机作为研究对象,在其基本理论和数学模型的基础上,研究了直驱型风电系统的变桨控制方案。具体研究内容如下:（1）介绍了风机的理论基础和风电系统的运行特性,对直驱型风电系统各个部分的数学模型进行推导分析和简化。在此基础上搭建了风电系统模型和常规PID变桨控制器。针对PID、模糊PID在变桨控制方面的不足,在搭建的直驱风电系统模型的基础上,引入精度较高的重复控制方法,完成一种重复-模糊PID变桨控制器的设计,经过仿真验证了其有效性和优越性。（2）针对传统风速计难以测得风轮迎风面前端有效风速的问题,本文提出了一种基于核极限学习机（Kernel Extreme Learning Machine,KELM）的风速软测量建模策略,通过分析风力发电机的运行特性,将桨距角、输出功率和风轮转速选为该模型的输入量。为了增强风速测量的精确度,本文分别采用网格搜索法、灰狼算法和改进的灰狼算法对KELM进行参数寻优,建立参数优化后的KELM风速软测量模型。仿真结果表明测量精度得到改善,可以较精确的测得有效风速,为将风速信息应用到变桨控制系统打下基础。（3）针对有效风速没有被使用在变桨控制中的问题,设计了基于风速软测量的变桨控制器。反馈控制器采用重复-模糊PID控制器,在误差出现时能较好的实现预期效果,其次构建了以风速软测量为基础的前馈环节,将有效风速信息应用到变桨距控制器中,可以有效弥补功率反馈信号滞后带来的延时问题。（4）使用MATLAB平台内置的Simulink模块构建了风机系统模型和几种控制器的模型,并分别在三种不同的风速下进行了变桨控制仿真实验,仿真所采用的控制策略包括本文所提出的前馈-反馈变桨控制器和单独的反馈控制器,仿真结果证明所提出的控制策略的有效性。