风力发电机使用最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)方法以实现低风速时的最大风能捕获。由于大功率风力发电机的出现，原有的MPPT方法使得大功率风力发电机的风能捕获效率大幅下降。这是因为大功率风力发电机具有传动系统柔性和大惯量的新特性。叶尖速比法由于具有风能捕获效率高的优点从而成为MPPT方法的典型代表。现有的叶尖速比法或由于过度依赖数学模型而难以在实际系统上取得理想效果，或没有考虑大功率风力发电机新特性带来的叶尖速比动态，因而无法大幅提高大功率风力发电机的风能捕获效率。此外，当前改进的MPPT方法在提高效率和平滑功率之间也存在矛盾。
　　针对以上问题，在数据驱动的风电机组运行反馈控制研究基金的支持下，本文对存在大惯量、传动系统柔性、模型参数未知等综合复杂性特点的大功率风力发电机提出了未建模动态补偿的风力发电机叶尖速比串级控制方法，主要研究工作有:
　　(1)针对部分叶尖速比方法控制效果依赖数学模型的缺点，本文根据风力发电机二质量模型的特征，将其化为由二阶线性模型和高阶非线性项组成的系统模型。根据系统模型，所提方法的内环以实现风轮转速跟踪转速设定值为目标，采用基于模型和基于数据的思想，设计了未建模动态补偿的PID转速控制器，避免了控制方法过度依赖数学模型。
　　(2)针对风力发电机的大惯量导致风能捕获效率降低的问题，所提方法的外环以实现叶尖速比跟踪最优叶尖速比为目标，提出了与转速预设定模型相结合的叶尖速比PI控制器，缩短了最优叶尖速比的跟踪动态过程。
　　(3)针对外界风速强烈扰动对风力发电机输出功率造成的波动，本文以平滑功率为目标，设计了依据系统当前的转速跟踪状态和机械系统的有限响应能力来优化转速设定值的模糊推理系统，解决了提高效率和平滑功率之间的矛盾。
　　(4)为了验证算法的有效性，本文对所提出的方法与现有的几种方法进行了以CART风力发电机为模型的数值仿真对比实验和以NREL5兆瓦风力发电机为模型的FAST综合软件仿真对比实验。实验结果表明所提出的方法既能提高风能捕获效率又能保持功率的平滑和较小的机械负载，充分说明了所提方法的有效性。