中文摘要：

围绕风力发电系统的结构特点及运行特性，建立了包括各机械结构部件及相关运行模态在内的数学模型；阐明了风能随机性与气动效应非线性对风力发电系统运行模态和调节特性的影响，揭示变速恒频风力发电系统叶片节距角对系统运行模态的控制作用；将自抗扰控制理论与变桨距调节相结合，以转速为量侧输入设计扩张状态观测器观测系统状态及风速扰动，利用前馈环节予以补偿，有效改善变风力发电系统变桨距控制效果，保证系统输出功率平稳，抑制机组所受载荷，保障机组运行安全；提出变速恒频风力发电系统双模变桨距控制器，使系统在高于额定风速时能够较好地将输出功率稳定在额定值附近，在低于额定风速时能够在无需测定风速的情况下给出转速参考信号，实现其最大风能捕获运行；提出利用Boost TL变换器解决直驱式永磁风力发电系统直流侧中点电位不平衡问题的方法，有效降低逆变器输出电压和电流的谐波畸变率，减小系统对电网的不利影响。本项目的研究成果能够在改善风力发电系统功率输出特性的基础上增强其运行稳定性，为大型风力发电机组的性能优化提供了借鉴性思路。