风能作为一种清洁无污染的可再生能源,具有了天然的开发和利用价值。近年来,对于风能的利用已逐渐渗透到电网当中,但是风能的间歇性、波动性和反调峰等特点会导致其接入电网时,影响电网的功率平衡、频率稳定等安全经济运行,且这种影响将随着风能在电网中渗透率的增加更为显著。随着风电容量的增加和并网规范要求的提高,寻求一种风电机组有功功率控制策略保障风机高效、平稳运行,是国内外风电研究学者研究的重点和难点。本文以永磁直驱式风电机组为研究对象,以平滑发电机有功出力为研究目的,引入了先进控制理论模型预测控制技术,提出了两种风电机组有功功率模型预测控制方法。首先,介绍了风电机组的各组成部分,分析了各部分的原理和运行特性,给出了各部分的数学模型,在Matlab/Simulink仿真平台搭建了风电系统的仿真模型。考虑到风能的随机性及直驱永磁风力发电系统的强非线性,将机组模型进行分段局部线性化,提出了全风速范围内的有功功率多模型预测控制策略,在低风速段实现了最佳功率追踪,在额定风速附近实现了输出功率的平滑过渡,在高风速段实现了输出功率的平滑控制。其次,多模型预测控制器设计过程中,分段局部线性化时分段不合理,或者分段点附近模型之间频繁切换均可能导致控制精度变差。针对这个问题,本文又提出一种基于Hammerstein模型的永磁直驱式风电机组预测控制策略,通过对大量实验数据进行模型辨识获得了永磁直驱式风电机组的Hammerstein模型,模型精度更高,有效提高了永磁直驱式风电机组有功功率预测控制的精度。最后,针对本文设计的2MW永磁直驱式风电机组功率预测控制器,进行了仿真研究,结果表明所提出的模型预测控制策略与传统PI控制策略相比,可以很大程度地降低功率波动,能有效地平滑控制发电机的输出转速和输出有功功率。