随着全球经济发展,能源日益短缺,能源开发已经成为世界各国的发展战略,开发一种新型能源代替传统能源势在必行。而风力发电作为一种新兴产业,其重要地位不言而喻。但是随着机组单机容量增大,塔筒、叶片的长度相应的增加,机组的控制变得越来越复杂。当风速超过额定风速时,有效的变桨控制能够确保机组安全、稳定、可靠运行,延长机组的使用寿命。同时也可以提升发电机的工作效率和发电质量等。首先,本文在分析研究了风电机组能量转换,风能吸收,提高风能利用率等基础上,对变桨距风力发电机组进行控制研究,并建立了机组各主要部件的数学模型,为后文变桨距控制的设计及半物理仿真平台的搭建奠定了基础。其次,深入研究了独立变桨距风力发电机组的结构,分析了变桨控制的原理及影响因素,考虑了风力发电机组运行过程中会受到湍流,风剪切和塔影效应等影响,产生强烈的振动。设计了基于叶根变化桨距角反馈线性化的独立变桨距控制策略。该控制策略的控制原理是,在每个叶片根部都装有一个压力传感器,当风电机组在变桨过程中,能够全程实时检测每个叶片的叶根载荷变化情况,以此来反映因风速变化而引起的变桨过程中叶片和机组的不平衡载荷。之后再利用Coleman坐标变换将叶根载荷转化为反馈量进行反馈控制。通过计算机仿真,结果表明,基于叶根载荷变换反馈的变桨策略对风速快速变化时,变桨响应速度快,精度高,风电机组振动不激烈,风电机组的稳定性好。针对风力发电机组风速变化受到多种不确定非线性因素的影响,提出了基于风电机组线性参数变化（LPV）模型参考自适应的独立变桨系统整机控制策略。对风力发电机组的非线性因素进行分析,用LPV理论对风电机组的非线性因素进行线性化处理,并建立了线性化模型。并对线性化后的变桨距控制与传统的统一变桨控制系统进行了仿真对比。结果表明,采用了线性化的变桨控制系统的风电机组,功率输出相对稳定,幅值变化小,机组变桨时的转动量也小,机组的稳定性好,控制的优越性更好。最后,搭建了 3兆瓦的风力发电机组变桨距控制的半物理仿真实验平台。通过平台实验,结果表明,所提出的两种类型的变桨距控制的策略和方法是可行的和有效的,相比于传统PI控制的变桨控制系统的稳定性更好,响应速度更快,变桨时机组的安全稳定性更好。