风力发电系统由多个部分组成,而控制系统则贯穿到风力发电系统每个部分,相当于风电系统的大脑,控制系统的性能优劣对风电机组运行的效率和使用寿命有至关重要的影响。本文以提高风力机的风能捕获效率、优化载荷和功率输出为目的,以变速恒频风电机组为研究对象,分析了其技术特点和运行特性,对变速变桨距控制策略进行了深入的理论研究和仿真分析。　　 本文首先建立了风力发电机组全系统的数学模型。为了便于控制系统的分析和设计,对模型进行了简化处理,提出了风力机分区域控制的思想并给出变速变桨距运行原理。　　 基于分区域控制的思想,对风力机整个运行区间转矩控制进行了详细介绍。主要分成恒转速控制区、Cp恒定区和功率恒定区进行介绍。对恒转速控制区采用PI控制,并对PI参数的设计进行了介绍；Cp恒定区采用自寻优控制策略；功率恒定区分析了恒转矩、恒功率控制的优缺点并提出了混合控制方法。　　 针对风力机精确数学模型获得存在困难,传统固定参数PID难以保证在任何工况下取得良好控制效果的缺点,本文提出了模糊自适应整定PID变桨距控制策略,并详细介绍了控制器的设计以及在线自整定方法。　　 基于MATLAB/Simulink建立了系统的仿真模型,对本文提出的转矩控制策略和模糊自适应整定PID变桨距控制策略进行了全面仿真,仿真结果证明了控制算法的正确性和有效性。本文还通过风力发电领域的专业计算软件GHBladed对控制算法进行了仿真验证,仿真结果同样证明了控制算法的有效性,同时也证明了MATLAB中搭建模型的正确性。　　 本文受中国科学院电工研究所所长基金项目“大型风电机组的状态预警与智能控制”的资助,搭建了风力发电系统实验平台,介绍了实验平台的整体构成。详细介绍了风电机组控制系统的硬件和软件设计,给出了软件设计的流程图,编写了风电机组的控制程序,并对本文提出的控制算法进行了实验验证。