则工作于低风速区，由此来调整尖速比?，实现追求CP最大下的整体运行控制。定桨矩风机的功角一般设定在0°，在不同风频密度的地区可根据具体情况在安装时予以调整，但必须充分考虑到对于风机失速点的影响。从设计的角度考虑，叶片的翼形难以做到在失速点之后功率恒定，通常都有些下降，因其发生在高风速段，对发电量有一定影响。风机采用异步发电技术，存在功率流向的不确定性，发电机可能低于同步转速运行，也可能工作在同步转速之上。在大小发电机软切换控制过程中必须慎重处理。
3.3.3 变桨距风力发电机的控制策略
为了尽可能提高风轮机风能转换效率和保证风轮机输出功率平稳，风轮机将进行桨距调整。在定桨距风轮机的基础上加装桨距调整环节，称为变桨距风轮机组。变桨距风力发电机组的功率调节不完全依靠叶片的气动特性，主要依靠与叶片相匹配的叶片攻角改变来进行调节。在额定风速以下时，叶片攻角处于零度附近，此时叶片角度受控制环节精度的影响，变化范围很小，可等同于定桨距风机。在额定风速以上时，变桨距机构发挥作用，调整叶片攻角，保证发电机的输出功率在允许范围内。风轮机的桨距控制系统，通常采用典型的PID转速、功率和桨距角三模态控制。速度控制和直接桨距控制常用于风力发电机的起动、停止和紧急事故处理。因而，变桨距风轮机的起动风速较定桨距风轮机低，但对功率的贡献没有意义；停机时对传动机械的冲击应力相对缓和。
风机正常工作时，主要采用功率控制。对于功率调节速度的反映取决于风机桨距调节系统的灵敏度。在实际应用中，由于功率与风速的三次方成正比，风速的较小变化将造成风能较大变化，风机输出功率处于不断变化中。风速变化频繁幅度大的状况出现时将引起风机桨距调节机构频繁动作。风机桨距调节机
构对风速的反应有一定的时延，在阵风出现时桨距调节机构来不及动作而造成风机的瞬时过载，不利于风机的运行。针对这一点，提出了混合失速的风机设计概念。即仍然发挥叶片的失速效应，在失速点之前进行桨距调整，即便桨距调节机构来不及动作通过叶片的失速效应发挥作用也不会造成风机的瞬时过载。
3.3.4 变速风力发电机的控制策略[9]
上面的风轮机直接由追求CP值最优进入功率最大的限制，调整的范围和灵敏度很有限。从图2-6可以看出，风机转速对于功率系数CP影响很大。工业控制领域交流电动机调速技术在很多设备中已有成熟应用。同样，通过调节发电机转子电流的大小和相位(RCC)从而实现转速调节，进而实现追求CP最优和无功功率的平衡。这一调速系统与变桨距环节结合起来，就构成了变速恒频变桨距风力发电机的主要技术特点。交流发电机采用高滑差绕线式转子的异步发电机。变速风机要求转子转速随风变化，相应转子电流频率fR是不定的。转子机械旋转的速度为fM，使得定子旋转磁场的频率
fE?fM?fR。控制fR的值以使fE等于电网频率。这一点与鼠笼式转子电流频率fR?sfE的结论是一致的(s为电机转差)。值得指出的是发电状态与电动状态的区别在于转差s和功率流向的不同，因而造成两者在功率(能量)平衡上存在差别(特别是转子能量)。在实际应用中，发电机转速与风速的对应关系不必完全覆盖风速的范围，电机转速范围为1100~1700RPM，仅有部分超同步范围。控制系统负责fR控制和转子电流相角。也就是说，可以向电网提供无功，同时，调速系统调节更灵敏，风机运行的柔性更好，有利于风机输出功率更平稳和减小传动机械的冲击应力。
功率元件采用IGBT管，一般通过查表获得调节信号：风速5~7m/s，风机工作于同步转速以下(1100~1500RPM)；风速7~9m/s风机工作于同步转速附近(1500RPM)，与一般风机工作方式一致； 风速9~15m/s，风机工作于同步转速以上(1500~1625RPM)；风速15~25m/s，风机工作于负荷调节状态，根据功率调节风机行为，电机允许转速范围为1600~1650RPM。
3.4 变桨距风力发电机组控制系统 [2]
3.4.1变桨距风力发电机组的运行状态
变桨距风力发电机组根据变距系统所起的作用可分为三种运行状态，即风力发电机组的起动状态（转速控制）、欠功率控制（不控制）和额定功率状态（功率控制）。
（1） 起动状态
变桨距风轮的桨叶在静止时，节距角为90°，气流对桨叶不产生转矩，当风速达到起动风速时，桨叶向0°方向转动，直到气流对桨叶产生一定的攻角，风轮起动。在发电机并入电网以前，变距系统的节距给定值由发电机的转速信号控制。转速控制器按一定的速度上升斜率给出速度参考值，变桨距系统根据给定的速度参考值，调整桨叶节距角，进行速度控制。
（2） 欠功率状态
欠功率状态是指发电机并入电网后，由于风速低于额定风速，发电机在额定功率以下的低功率状态运行。为了改善低风速时的风轮气动特性，采用了Optitip技术，
即根据风速的大小，调整发电机的转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比上，以优化功率输出。
（3） 额定功率状态
当风速达到或超过额定风速后，风力发电机组进入额定功率状态。在传统的变桨距控制方式中，将转速控制切换为功率控制，变距系统开始根据发电机的功率信号进行控制。功率反馈信号与额定功率进行比较，功率超过额定功率时，桨叶节距向迎风面积减少的方向转动一个角度，反之则向迎风面积增大的方向转动一个角度。
由于变桨距系统的响应速度受到限制,对快速变化的风速,通过改变节距来控制输出功率的效果并不理想。因此，为了优化功率曲线，最新设计的变桨风力发电机组在进行功率控制的过程中，其功率反馈信号不再作为直接控制桨叶节距的变量。变桨距系统由风速低频分量和发电机转速控制，风速的高频分量产生的机械能波动，通过迅速改变发电机的
转速来进行平衡，即通过转子电流控制器对发电机转差率进行控制，当风速高于额定风速时，允许发电机转速升高，将瞬变的风能以风轮动能的形式储存起来；转速降低时，
再将动能释放出来，使功率曲线达到理想的状态。
3.4.2 变桨距控制系统
（1）变桨距控制系统[10]
在发电机并入电网时前，发电机转速由速度控制器A根据发电机转速反馈信号与给定信号直接控制；发电机并入电网后，速度控制B与功率控制器起作用。功率控制器的任务主要是根据发电机转速给出相应的功率曲线，调整发电机转差率，并确定速度控制器B的速度给定。
节距的给定参考值由控制器根据风力发电机组的运行状态给出。如图2-8所示，当风
力发电机组并入电网前，由速度控制器A给出；当风力发电机组并入电网后由速度控制B给出。 （2）变距控制
变距控制系统是一个随动系统，如图2-9所示。变距控制器是一个非线性比例控制器，
它可以补偿比例阀的死带和极限。变距系统的执行机构是液压系统，节距控制器的输出信号经D/A转换后变成电压信号控制比例阀（或电液伺服阀），驱动液压缸活塞，推动变桨距机构，使桨叶节距角变化。活塞的位移反馈信号由位移传感器测量，经转换后输入比较器。
（4） 速度控制器A
转速控制器A在风力发电机组进入待机状态或从待机状态重新起动时投入工作，如图2-10所示在这些过程中通过对节距角的控制，转速以一定的变化率上升。控制器也用于在同步速（50Hz时1500转/min）时的控制。当发电机转速在同步转速±10rmin内持续1s发电机将切入电网。
控制器包含着常规的PD控制器和PI控制器，接着是节距角的非线性化环节，通过非线性化处理，增益随节距角的增加而减小，以此补偿由于转子空气动力学产生的
非线性，因为当功率不变时，转矩对节距角的比是随节距角的增加而增加的。 当风力发电机组从待机状态进入运行状态时，变桨距系统先将桨叶节距角快速地转到45°，风轮在空转状态进入同步转速。当转速从0增加到1500rmin时，节距角给定值从45°线性的减小到5°。这一过程不仅使转子具有高起动力矩，而且在风速快速地增大时能够快速起动。 （4）速度控制器B
发电机切入电网后，速度控制系统B作用。如图2-11所示，速度控制器B受发电机转速和风速的双重控制。在达到额定值前，速度给定值随功率给定值按比例增加。额定的速度给定值是1569r/min,相应的发电机转差率是4%。如果风速和功率输出一直低于额定值，发电机转差率将降低到2%，节距控制将根据风速调整到最佳状态，以优化叶尖速比。
如果风速高于额定值，发电机转速通过改变节距来跟踪相应的速度给定值。功率输出将稳定地保持在额定值上。从图中可知在风速信号输入端设有低通滤波器，节距控制对瞬变风速并不响应。
3.4.3 功率控制
为了有效地控制高速变化的风速引起的功率波动，新型的变桨距风力发电机组采用了RCC（Rotor Current Control）技术，即发电机转子电流控制技术。通过对发电机转子电流的控制来迅速改变发电机的转差率，从而改变风轮转速，吸收由于瞬变风速引起的功率波动。