随着风电机组的大型化,风轮直径也日趋增大。大直径风轮的非线性对风电机组变桨控制器提出了更严峻的挑战。为实现额定风速以上稳定的功率控制和传动链扭振抑制,建立了双馈式风电机组的动力学模型,对风轮和传动链的特性进行了分析,设计了直接模型参考自适应变桨控制器和传动链扭振控制器,并通过Matlab/Simulink仿真和GHBladed仿真对比了直接模型参考自适应控制(Direct Model Reference Adaptive Control,DMRAC)与变增益PI变桨控制器的效果。主要研究内容如下:(1)建立风电机组LPV模型,经分析发现风轮的气动转矩和风轮转速、桨距角、风速存在很强的非线性关系,气动转矩的非线性使得传递函数的各项系数均发生变化,这种变化对变增益PI控制器提出了严峻的挑战。(2)针对传递函数系数变化和存在输出干扰的特点,提出一种适用于风电机组变桨控制的直接模型参考自适应控制器结构,Matlab/Simulink仿真和GH Bladed仿真均表明直接模型参考自适应变桨控制器对机组功率的稳定控制能力比变增益PI变桨控制器强,功率标准差下降了 40%左右。(3)建立风电机组传动链扭转振动的动力学模型,验证了附加纹波转矩抑制传动链扭转振动的可行性。(4)根据动力学模型,设计了卡尔曼滤波器,GH Bladed仿真表明卡尔曼滤波控制器可有效降低传动链固有频率的扭转振动,自谱密度降为未加扭振控制的4.47%左右;和带通滤波控制比,卡尔曼滤波控制可以减弱其他频率的振动。卡尔曼滤波控制器附加的转矩纹波使得发电机功率波动变大,但发电机功率平均值变化不大,对发电量影响不大。