根据风轮气动特性，风轮产生的转矩Tr作用于带有转动惯量Jr的风轮上。风轮通过增速比为n的增速器连接到转动惯量Jg的发电机，发电机将产生一反扭矩Te。由于风轮、输入轴和增速器之间的刚性连续，因此忽略传动系统中的总摩擦力和输出轴上的相对角位移。
2．3 发电机
本论文中所涉及到的发电机为绕线式三相异步发电机，因此是通过改变定子电压而改变发电机反力矩和转速来实现变速的。
式中：p一发电机极对数；m1一电机定子相数；U1一电网电压，V；Cl一修正系数；ωg一发电机转动的角速度，rad／s；ω1一发电机同步转速，rad／s；r1，x1一分别为定子绕组的电阻和漏抗，Ω；r2，x2一分别为归算后转子绕组的电抗和漏抗，Ω。
发电机转动方程：
式中：Jg——发电机的转动惯量，kg·m2；Te一发电机反力矩，N·m。
风轮轴角速度与发电机转速之间关系由下式表示：
3 、兆瓦级变桨距变速风力发电机组的变桨距控制策略
根据变桨距变速风力发电机在不同区域的运行情况，将基本控制策略确定为：低于额定风速时，跟踪Cpmax曲线，以获得最大能量；高于额定风速时，跟踪Pmax曲线，并保持输出稳定。
假设启动前发电机组的桨叶节距角处于某一恒定角度。当风速达到启动风速后，风轮转速由零增大到发电机可以切入的转速，Cp值不断上升，风力发电机组开始发电运行。通过对发电机转速进行控制，风力发电机组逐渐进入Cp恒定区（Cp=Cpmax），这时机组在最佳状态下运行。随风速增大，转速也增大，最后达到一个允许的最大值，这时，只要功率低于允许的最大功率，转速便保持恒定。达到功率极限后，发电机组进入功率恒定区，这时随风速的增大，必须使Cp值减小，使叶尖速比减少的速度比在转速恒定区更快，从而使风力发电机组在较小的Cp值下作恒定功率运行。
4 、PID控制器及MATLAB仿真结果
PID控制是工业控制中基本且最常见的方法。PID控制器形式比较简单，它由比例、积分和微分（Proportional—Integral一Derivative）构成，其传递函数为：