风力发电,在能源短缺和环境污染日趋严重的今天,不仅可以利用风能取之不尽用之不竭的特点代替常规能源来缓解能源危机,而且可以减少对环境的污染,因此可给社会带来直接的经济和环境效益。本课题来源于兰州市科技攻关项目“大型风力机组检测及监测反馈控制装置(项目编号：2008-1-16)”。本文阐述了大型风力发电机组关于变桨和偏航的基本理论,针对风速、风向随机变化的特性建立了风速数学模型；通过对风力机柔性传动系统建模,并对风力机组基于风特性和风力机动态特性联合的开环系统进行仿真,得出风力机组的检测反馈控制系统对实现风特性和风力机动态特性耦合、充分发挥风力机性能、提高风力机运行效率的重要性。当风速和风向变化时,风特性和风力机动态特性原本保持的耦合关系被破坏,这时控制器通过输出反馈信号的大小有选择的调节桨叶节距角(变桨控制)或偏航角度(偏航控制),使风力机的输出功率或转速始终保持在耦合范围内,以达到风特性和风力机动态特性的耦合关系。基于风特性和风力机动态特性耦合关系,提出风力机在风速高于额定风速时的变桨距控制。当高于额定风速时,若风轮的输出功率和转速恒定,则通过传动系统传递给发电机的扭矩和转速也恒定,即能达到输出功率的恒定。针对风力机模型的非线性提出精确反馈线性化的方法,设计非线性最优控制器。在Matlab/Simulink里搭建仿真模型,通过输出仿真结果分析,验证所设计的非线性最优控制器能使风特性和风力机动态特性达到耦合关系。对于风力机的偏航,分为低风速时正对风向偏航和高风速时偏离风向偏航,着重研究低风速时基于模糊和PID的分段复合控制,设计模糊—PID分段控制器。当检测到反馈偏差大于一阈值时采用模糊控制,充分利用模糊控制动态性能好的优点,减小超调；当小于一阈值时采用PID控制减小系统稳态误差,通过仿真验证所设计控制器能使风和风力机动态特性达到耦合关系。