随着人类社会的进步和发展，能源供应日益紧张，风能作为清洁的可再生能源得到了世界各国的青睐。目前，几乎所有的大型风电机组都采用了变速变桨距控制技术，该控制技术不仅可以实现最大风能捕获、提高电能质量，还可以降低齿轮箱和塔架等零部件的载荷。因此，本文以3MW变速变桨距风电机组为研究对象，对风电机组的控制策略进行深入研究。首先，对风电机组的工作原理进行分析，建立机组各环节的数学模型，根据风速的大小对风电机组进行区域划分，研究不同工作区域的功率控制方法。其次，将传统的PID控制策略应用到风电机组的控制器上，通过仿真发现该控制策略对风电机组的控制效果并不理想，存在功率波动大、齿轮箱和塔架等部件的载荷波动大以及变桨动作频繁等问题。为了优化传统的PID控制器的控制效果，本文在额定风速以下设计了带传动链阻尼器的PID转矩控制器，在额定风速以上设计了带塔架阻尼器的双PID变增益桨距控制器。仿真结果表明，优化后的PID控制器减小了输出功率的波动和变桨动作、降低了齿轮箱和塔架的载荷。最后，针对传统控制策略的功率波动大、载荷大和变桨动作频繁等问题，设计了基于LQG最优控制的风电机组多目标控制策略，对多个目标进行同时控制，从而使风电机组达到整体最优的目的。该控制策略通过卡尔曼滤波器对系统噪声和量测噪声进行实时估计，根据估算的系统状态调整动态最优增益，以实现不同工作点的最优控制。仿真结果表明，与优化后的PID控制器相比，本文提出的LQG最优控制器不仅保证了发电量，减小了功率波动和变桨动作，同时还明显减小了齿轮箱的转矩波动，从而降低了齿轮箱等关键部件的载荷。本文旨在风电机组控制器的优化设计，通过VC++软件编写Bladed的外部控制器程序进行仿真，并在Bladed软件中仿真验证控制器的性能。