世界各国对能源的需求正以极大的速度增长。风能,是可再生能源的一种,正成为最有发展前景的能源。随着风力发电机组风轮直径的增大,风剪切、塔影效应和湍流的作用使得风力发电机组的不平衡受力载荷急剧增加,这严重地影响着风力发电机组的安全和使用寿命。为了减少风力发电机组的不平衡受力载荷和获得风能量的高效利用率,风力发电机组控制技术从定桨距控制发展到变桨距控制,目前最先进的变桨距控制技术为电动独立变桨距控制技术,它正成为大型商业机型所必备的控制技术。论文首先介绍了变桨距控制的空气动力学原理和双馈型风力发电机组的控制目标。然后介绍了液压变桨距伺服系统的结构,建立了风轮转子、传动链、双馈发电机、液压变桨距伺服系统和风速的数学模型,采用PID和LQG两种控制策略分别对液压变桨距风力发电机组高风速段作了仿真,并对仿真结果进行对比分析。接着对电动变桨距伺服系统的结构和数学模型作了研究,并对电动变桨距伺服系统空载运行和带负载运行分别进行了仿真,仿真结果显示电动变桨距伺服系统具有良好的跟踪性能。在现有的实验室条件下,设计了基于DSP处理器的电动变桨距伺服系统的硬件和软件,编制了电动变桨距伺服系统的控制程序。由于大型风力发电机组一般都包含三套独立的电动变桨距伺服系统,所以本文对独立变桨距控制策略作了深入的研究。通过Bladed软件计算出的风力发电机组运行特性表,来确定独立变桨距模型中的气动载荷系数。把PI反馈环控制的概念应用到独立变桨距控制中,这种方法是将解耦的多变量控制问题用Coleman坐标变换转换成三个独立的线性时不变反馈控制环。最后,把采用PI反馈环的独立变桨距控制得到的仿真结果与同步变桨距得到的仿真结果作了对比,得出了重要的结论:采用PI反馈环的独立变桨距控制要比同步变桨距控制更能明显地减少由风剪切、塔影效应和湍流造成的叶片根部nP频率的挥舞载荷,机舱0P、3P频率的俯仰载荷和偏航载荷。