随着中国经济的持续高速增长,环境日益恶化能源危机凸显,环境保护和新能源技术越来越受到重视。尤其是风能,作为清洁的可再生能源,受到了人们的青睐。风机作为最重要的风能转换系统在当今的电力系统中所占地位越来越重要。随着风能向电网的渗透越来越广泛,风电机组对频率和电压稳定性的影响越来越显著。因此,从并网的角度来看,风力发电机组的功率控制技术也变得越来越重要。风力机按照传动轴与地面的位置关系可以分为垂直轴风力机和水平轴风力机。水平轴风机主要有两种类型:定速风力机和变速风力机。变速风力机比定速风力机展现出了更多的优势。变速风力机的风能捕获能力比定速风机提升尽20%。所以本文所研究的是三叶片水平轴风力发电机。风力发电机的的控制目标被分成了两部分:低于额定风速(部分负荷)时,控制目标是从大自然中尽可能获取更多的风能;高于额定风速(满负荷)时,控制目标是通过调整风轮的桨距角限制功率的捕获,保持在额定运行状态。本文只考虑了在高风速区域通过调整桨距角限制风机的输出功率。本文针对水平轴变速风力发电机在高风速区域的功率控制问题,设计了三步法非线性控制器。控制器的设计步骤分为三个部分:稳态控制、参考动态前馈控制、反馈控制。最后,设计仿真实验,将本文设计的三步法控制策略应于与水平轴变速变桨风力发电机组模型,获得了良好的控制效果。