在变桨距控制作用下,大型风力机的桨叶桨距角可得到适当的调整,通过改变桨叶与气流之间的攻角,进而使风轮所俘获到的气动转矩发生改变,保证了风力机系统的稳定运行。变桨距风力机因其控制方法灵活、能量转换效率高等特点,已成为风力机的主要发展方向之一。然而,由于风场内风速大小与方向变化的不可预测性等因素的影响,给风力机的变桨距控制带来了很大的困难。为此,本文对风力机的风速检测技术与变桨距控制方法进行了相关研究。在对常规的风速检测方法加以分析对比后,采用超声波检测时差法的方式对风速进行检测,并建立了相应的数学模型。设计了风速检测仪的硬件电路和软件程序,在硬件电路中包括对控制电路,超声波收、发电路,信号处理电路的设计。风速检测仪在经设定的软件程序运算后即可得到所要检测的风速值。通过对实际检测数据的分析后表明,风速检测仪能够满足检测精度要求,可用在风力机上对风速进行检测。在对桨距角控制器进行设计时,采用PID变桨控制与重复控制相结合的控制策略。以PID控制理论为基础设计了一种PID变桨控制器,用来对桨叶的桨距角进行统一的控制调整,从而抑制风场中随机风速变化所带来的扰动影响。仿真结果表明,风力机的风轮转速在PID变桨控制器的控制作用下可稳定在额定值附近,保证了风力机的输出稳定。然而,由于风剪切效应的影响,风轮在旋转扫掠的过程中作用在叶片上的风速是不同的,这将导致风轮转矩周期性脉动的出现。对此,本文基于重复控制理论设计了一种对桨距角具有补偿调整作用的桨距角补偿控制器,以用来削弱风剪切效应作用对于风轮转矩所形成的周期性脉动影响。仿真结果表明,设计的桨距角控制器在保证风力机系统稳定运行的同时,还削弱了风剪切效应作用对于风轮转矩所形成的周期性脉动影响,提高了系统输出功率的稳定性。