风能是一种广泛存在的自然现象,因其可再生无污染性受到越来越多的关注,风电在可再生能源中以绝对优势吸引了各国的目光,预计将成为北美、亚洲、欧洲电力来源的主力。但由于风速的不可测和不稳定性,使得风电控制技术成为研究热点。首先,介绍了本课题研究的背景和意义。作为一个风能资源比较丰富的国家,为了缓解能源危机,我国近几年也加大了对风能的开发力度,针对这一领域的基础研究越来越重视。但由于起步较晚,对于大型风机的控制技术,国内始终落后于欧洲国家。本文介绍了风电领域几种比较热门的控制技术,并简单阐述了其优缺点。其次,以变速风机为模型,对风机系统的工作原理进行了简单介绍,并依据动力学特性建立了风机驱动系统的数学模型。由于风速的不稳定,导致风机系统呈现很强的非线性,给控制器设计带来很大的困扰。根据风能利用的特点,本文主要针对额定风速以下时对风机进行控制,利用转子跟踪理想转速,使风机达到最大功率输出。由于风速不能实时测量,风机系统中受风速影响较大的气动部分很难进行控制。再次,本文采用一种鲁棒控制算法对动力力矩进行估计,降低了控制器对风速测量的依赖,使得转子始终跟踪理想转速,保持风机运行在最大功率点。针对鲁棒控制器为了追求系统稳定可能会损失跟踪精度以及忽略控制器能量消耗的不足,采用二次型优化算法对控制器进行优化设计,将控制器中估计项以外的部分用二次型优化性能指标下的控制器进行替换。对优化前后的系统进行仿真,结果显示,系统在跟踪稳定性和控制器能量消耗方面得到很大的优化,新得到的控制器在跟踪理想转速时达到了较好的控制效果,保证了额定风速以下时风机功率的获取。最后,总结了全文工作并对以后发展进行了展望。