风力发电作为一种清洁能源,近年来得到了快速的发展。风电为国民经济提供了大量的清洁能源,但也给电网的安全稳定运行带来新挑战。受风力变化的不确定性影响,风电机组偏航控制系统工作性能较差,也对风电机组功率输出稳定性造成影响。现有风电机组偏航控制系统普遍存在着跟踪风向不及时、对风精度不高、偏航机构的频繁动作等问题。因此,论文从偏航系统驱动单元入手,对风电机组直流电机偏航控制系统展开研究,从而实现提高偏航系统控制精度以及机组有功功率输出平稳性,降低偏航机构的机械磨损、延长其使用寿命的目的。首先阐述了风力发电系统的组成、原理及结构,介绍了风电机组偏航系统工作原理,深入分析了影响偏航系统工作性能的主要因素,选用具有优良调节特性的直流电机作为偏航驱动元件;其次给出了偏航系统控制流程,建立了偏航位置检测元件、偏航控制器、直流电机及偏航驱动部分的数学模型;再次通过时域分析法与仿真计算对线性偏航控制系统进行分析研究,得出偏航控制系统的自然振荡频率及阻尼比影响的主要因素,比例增益系数Kp增大,阻尼比减小,自然频率变大,响应速度加快。微分增益系数Kd增大,系统动态响应平稳性提高;最后分别对考虑人工死区、偏航制动摩擦非线性特性后的偏航控制系统进行仿真研究,结果表明:加入人工死区后能够提前使偏航角进入稳定区域,考虑制动摩擦力矩后,能够有效防止偏航角发生摆动,从而抑制了随机风产生的冲击力矩对机舱齿轮造成的破坏,同时还能保证偏航控制系统的对风精度。