随着低碳清洁、高效安全的现代能源体系的建设和推进,国内风电装机呈稳步发展态势。独立变桨距控制系统作为风电机组三大控制系统之一,承担着稳定风力机输出功率和抑制桨叶、塔架等部件振动的任务。本文提出一种新型的永磁直驱变桨距驱动结构,该结构去掉了行星齿轮减速器,降低了系统故障率,提高了对桨距角位置的跟随控制能力。通过理论建模推导、数值仿真及实验验证对永磁直驱独立变桨距控制系统展开了较为系统的研究。研究工作主要包括:(1)基于动量叶素理论分析了桨叶的负载特性,构建了三维风速模型。根据变桨距风力机的运行状态和控制方法,设计了基于Coleman变换的独立变桨距控制器;根据2MW风力机的参数搭建了独立变桨距控制仿真平台,仿真结果表明独立变桨距控制器对塔架和桨叶的振动具有较好的抑制作用。(2)基于矢量控制策略进行独立变桨距位置控制。设计了基于内模控制的电流控制器;结合变桨距负载特性,设计了基于LADRC的速度控制器,提高了系统对变桨突变负载的抗干扰能力;设计了位置控制器并提出了一种桨距角的定位方法。基于MATLB/Simulink搭建了矢量控制仿真模型,进行了速度控制与位置控制仿真,仿真结果表明LADRC具有较强的抗负载扰动能力,且电机输出实际转角可较好地跟随目标转角。(3)针对永磁同步电机低速大扭矩驱动下对驱动器稳定性和可靠性的要求,对驱动器进行软硬件设计。在硬件方面对驱动器功率电路、IGBT驱动电路等关键模块进行了电路设计;在软件方面给出了一种实时性高的软件框架,并基于此框架进行了程序设计。(4)基于负载特性模拟原理,提出了独立变桨距动态负载模拟方法。搭建了“永磁直驱变桨电机”加“磁粉测功机”的半实物模拟实验平台,进行了速度控制实验。实验结果表明:速度控制器在突变负载下具有良好的响应性能,电机转矩脉动对位置控制的影响较小。验证了永磁直驱变桨距驱动系统对独立变桨距位置控制的可靠性。该论文有图57幅,表9个,参考文献89篇。