在当前的风力发电并网系统中,变速恒频技术以其可变速实现最大风能追踪控制、变流器容量小等优势成为当下的主流市场技术。双馈风力发电系统的机电控制理论虽然更为复杂,但发展至今已经较为成熟,电机可以实现较好的调速效果。但随着技术进步,风机制造得越来越大,伴随着风机转动惯量的不断增大,调速快速性降低,风能捕获效率降低。本文的主要研究目的是,适应大型风电系统的大惯量特性和现实风速的多变波动特性,优化传统的风能捕获控制策略,提高风能利用效率,具有较高的现实意义。本文首先分析了三种经典的最大功率跟踪策略的原理、实现要求及优缺点和传统爬山法的局限性,在此基础上提出了一种基于风速预测的爬山法优化策略,在变步长爬山法的基础上引入风速超短期预测和叶尖速比控制,预测未来风速并进行趋势分析,做出相应的决策,对传统爬山法的扰动施加进行修正,提升风速趋势变化下的跟踪速度,减小平缓风速下的稳态振荡。本文的风速预测主要应用于最大功率跟踪控制,风速细节信号对于风能利用意义不大,因此设计了一种通过小波分解与单支重构来把握风速趋势序列的方法,再通过ARIMA模型预测未来几秒的风速趋势数据,从而能够较好的预测风速趋势信号。对风速趋势的预测结果,本文采用了数理方法进行评价,以方差和斜率为两个衡量标准,判别未来风速是否属于平稳或明显的增/减变化趋势。爬山法的寻优特性使其面对风速大规模变化时响应速度较慢,大惯量系统的转速跟随性能更为滞后,因此本文设计了一种在未来风速存在明显变化趋势下使用叶尖速比控制的策略,估算定子有功功率最大点对应的叶尖速比值,从而能够使大惯量风机提早寻找到最大功率点附近,从而加快爬山法的收敛速度。本文分析了系统出现稳态工作点的大幅振荡的原因,提出引入稳态系数,使系统面对平缓小波动的风速区间,能减小稳态工作点附近扰动步长幅值的计算结果,从而减小稳态振荡,使风电出力波动更小。最后详细介绍了这种基于风速预测的爬山法优化策略的实现方案,并通过实验验证这种策略的可行性。实验结果表明,加入了预测和叶尖速比控制后,面对风速快速变化时能有叶尖速比法控制的动态响应能力,更快跟随。面对风速平缓时能够减小稳态振荡,使出力更稳定。