风力发电技术是解决能源、环境等问题的重要手段,在当今世界提倡环保和可持续的大背景下得到了广泛的重视。由于直驱式风机取消了齿轮箱等易损机构,且永磁同步电机能量密度高、低电压穿越能力强,使得直驱式永磁同步风力发电机具有发电效率高,运行可靠性高等优点,逐渐成为大型变速恒频风电机组的主要发展方向。因为直驱式永磁同步风力发电机组存在非线性,且在跟踪最大风能时跟踪转速轨迹非预知,为了达到较好的转速跟踪效果,对该系统的自适应控制策略研究具有较高的实际意义。本文主要研究直驱式永磁同步风力发电机组在风速非预知条件下的转速控制问题。建立了直驱式永磁同步风力发电系统的数学模型,分析了风力机转速控制的目标,并分别对简化数学模型和精确数学模型进行研究,设计了自适应转速跟踪控制器。针对三阶简化模型这一目前风力机转速控制研究中最常用到的数学模型,基于周期性有效平均风速假设及系统结构特性,提出稳态跟踪条件下的理想电流是一个外系统的输出,然后根据系统的对称特性构造自适应内模观测器,利用李雅普诺夫稳定性定理设计了控制器。在考虑了执行电压的扰动后,为达到控制效果,对被控对象的模型进行了改进,并设计了抗电压扰动转速控制器。为了提高转速跟踪精度,将传动子系统用较精确的双质量模型替代。由于采用该模型后系统阶数较高,通过坐标变换将系统转化为带零动态的下三角结构以降低控制器设计难度。使用反步法设计控制器,实现状态反馈转速控制,并通过状态观测实现了输出反馈控制。为使系统可以无差跟踪非预知转速轨迹,设计了自适应内模控制器。在该控制器设计中提出了直接将理想稳态下的控制输入设为外系统输出的设计方法,一定程度上降低了自适应内模控制器的复杂度。通过MATLAB仿真验证,证实了本文中设计的自适应内模控制器能使风力机跟踪非预知的最优转速轨迹,从而实现周期性有效平均风速下的最大风能跟踪。在考虑传动轴的挠性形变后,采用双质量传动模型设计出的控制器可以实现无差的转速跟踪。