在诸多的风力机控制算法中,滑模控制方法凭借其在解决系统参数不确定性,风速扰动影响等问题上的优势,因而在最大功率点跟踪控制(maximum power point tracking,MPPT)阶段得到了广泛的应用。近年来,随着低风速风场的发展,与风力机MPPT控制相结合的滑模控制方法显现出了一些不足,一方面,更加剧烈的湍流程度及风速波动,使得转速跟踪效果进一步减弱。另一方面,由于追求高风能捕获效率引起输出电磁转矩剧烈波动,导致系统载荷增大,造成风力机系统较大的机械损耗。因此,针对上述两方面的问题。本文分别提出了三种改进策略。并将取得的主要成果罗列如下:(1)针对风力机MPPT过程中存在的风速干扰及较大转速跟踪误差的问题,本文提出了一种提高风力机最大功率点跟踪响应的互补滑模控制算法。首先,在滑模面的选取构造上,将广义滑模面与互补滑模面相结合,构造出一种能够有效降低转速跟踪误差的互补滑模控制器,并结合李雅普诺夫稳定性控制理论,证实此新型控制器能够有效地确保风轮转速跟踪误差的收敛性。同时,使用饱和函数代替传统的符号函数,以便能有效地减弱切换控制过程中产生的抖振现象。其次,针对控制过程中存在因为风速波动而产生的不确定性干扰,使用线性化方法分离出风速扰动项,之后设计自适应观测器对干扰进行估计,并将其引入滑模控制器中实行扰动补偿,达到降低干扰影响的目的。最后,通过仿真实验表明此种改进算法能够有效地处理上述两方面的问题,提升风能捕获效率。(2)针对风力机MPPT过程中存在因为提高风能捕获效率而引起发电机电磁转矩剧烈波动的问题。本文放弃以转速误差为变量的滑模面设计方法,选取风力机电磁功率输出误差作为滑模变量。但在仿真验证过程中发现,基于此种思路设计的MPPT控制方法虽然能够平滑发电机电磁转矩的波动情况,但却是以牺牲较大风能捕获效率为代价的。考虑到在滑模控制率设计的过程中引入积分作用,能够加速跟踪响应过程。因此本文将积分作用与功率跟踪相结合,设计出一种能够获得较高风能捕获效率与较低载荷的MPPT控制器。并通过李雅普诺夫稳定性理论证实此控制器满足稳定性要求。实验结果说明所设计的新型积分滑模控制器不仅能够平滑发电机电磁转矩、降低系统载荷,同时也能获得较高的风能捕获效率。(3)为了降低风速扰动对风力机MPPT阶段的影响,同时兼顾风能捕获与发电机电磁转矩波动两方面的性能要求。提出一种反推积分滑模控制策略。首先,在风力机单质量模型基础上,将积分控制与反推方法相结合,构造了积分反推滑模控制器。其次,因为风速扰动会引起风力机气动转矩的波动,这样可能会对系统的输出功率产生影响,故采用干扰观测器实现对气动转矩的估计与观测。并结合李雅普诺夫理论证实此控制器满足稳定性要求。最后,通过仿真实验说明所设计的积分反推滑模控制器不仅能够提高风力机最大功率点跟踪阶段的风能捕获效率,还能进一步降低发电机电磁转矩的波动、减小系统载荷。