随着风电机组的单机容量不断增加，风轮直径和质量持续增大，由于风轮巨大的转动惯量，对湍流的动态响应偏慢，导致风轮转速出现较大的波动和输出功率高于额定功率，传统的PI控制很难抑制输出功率的波动，其结果会导致大范围的功率波动，对电网造成冲击。同时，在风剪和塔影效应影响下，非独立变桨距控制会造成叶片的载荷分布不均，并产生交变载荷，易造成疲劳破坏，严重影响风电机组寿命。所以，改进风电机组变速变桨距控制策略和实现独立变桨距控制，对增强大型风电机组可靠性，提高其使用寿命具有重要的作用。论文以兆瓦级风电机组变速变桨距控制技术为研究对象，通过建立风电机组系统模型，对其变速变桨距控制策略和载荷优化进行分析研究，基于线性二次高斯控制理论(LQG)提出了高风速时优化变桨距控制和独立变桨距控制，并对这两种控制策略进行了仿真研究。主要研究内容如下：⑴采用在低风速时变电机转矩控制和高风速时变桨距控制策略，通过风力机模型线性化设计变桨距控制器PI参数，并引入变桨增益调度系数来增加变桨距有效性，建立PI变桨距控制器。选取三组湍流风进行仿真分析，仿真结果验证了所设计的变速变桨距控制器优秀的控制效果。⑵基于LQG优化控制理论提出高风速优化变桨距控制策略，对传统PI变桨距控制加以优化，改善高风速工况下叶片和轮毂载荷情况，稳定输出功率和风轮转速波动。仿真结果表明：相比于PI变桨距控制，LQG优化变桨距控制抑制风轮转速和功率波动，减小叶片拍打载荷。⑶针对风剪、塔影等引起叶片和塔筒载荷分布不均问题，分析风力机线性定常模型，基于LQG控制算法提出独立变桨距控制策略，建立LQG独立变桨距控制器模型进行仿真分析。对比独立变桨距控制与统一变桨距控制仿真结果，LQG独立变桨距控制有效减小叶片和轮毂载荷，起到优化风电机组载荷的目的。