当今世界，能源消耗日益增长，环境污染日渐严重，人们更加关注新能源的开发利用。风能作为可再生的绿色能源，受到世界各国普遍重视，风力发电技术也成为学者们竞相研究的热点。变速变桨距控制是当今大型风力机发展的重要技术之一，本文从建模到控制系统设计及仿真、从经典控制方法到智能控制器设计，从传统的二值开关逻辑到智能的模态切换算法，对变速变桨距风力发电系统进行了深入的研究。本文首先从变桨距风力机的空气动力学切入，依据空气动力学知识，建立变桨距风力机模型和风速模型并验证模型的正确性和合理性；根据风力发电机的控制要求，提出在低于额定风速时，通过控制发电机转矩实现跟踪最佳功率曲线的基本策略，在高于额定风速时通过控制桨距角限制风能的转换，配合发电机转矩控制使输出功率稳定在额定功率附近，分别设计高于额定风速以上和低于额定风速以下的PID控制器，并针对两种状态进行PID控制系统的仿真验证。其次，针对变桨距风力机具有较强的非线性，采用传统的PID控制效果并不十分理想的特征，将智能控制技术应用于风力发电机组的变速变桨控制，设计智能鲁棒控制器，使控制性能更加稳定，与经典PID控制进行对比研究，并借助Simulink进行仿真、验证控制方法的正确性及有效性。再次，由于风速变化的随机性，风力发电机组的两个不同控制器之间的模态转换、过渡阶段尤为重要，甚至影响到整个风机的发电量、发电质量以及疲劳载荷等性能，因此将过渡环节作为控制器优化设计的重点，目标是既要兼顾两段式控制器的良好性能，又要保证平稳的过渡段频繁的切换。最后，结合所设计的切换算法及变桨距控制器对风力发电机组的控制效果进行了系统的综合设计及仿真验证。在此前提下设计了模糊-PI双模切换变桨距控制器，提供了可供参考的仿真分析结果，验证了控制系统设计的有效性和合理性。