风电是一种无污染的清洁能源,且越来越受到各国重视。近年来,电力电子技术尤其是计算机与自动控制技术的快速发展,逐步而明显地让各国看到了风力发电技术的巨大潜力,继而都在风能的开发利用上投入了大量的、各种各样的资源,这是推动风力发电技术得到飞速发展和长足进步的最直接、最强大动力。变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术,其主要特点在于风轮叶片转速在不断变化,这一调速系统和变桨距控制策略结合起来,就构成了变速恒频风力发电系统。基于此,本文主要以变速恒频双馈风力发电机组控制技术为研究对象。本文首先阐述了课题的研究背景与意义及其国内外研究现状,并在第二章阐述了基于FAST的典型风力发电机组模型的建立和仿真,为后面进行控制技术的研究作了基础理论铺垫。研究了变速恒频风力发电机运行原理。包括风机最大风能捕获机理、交流励磁变速恒频发电原理以及交流励磁发电机变速恒频运行控制与建模等,并据此从理论层面对于课题的主要技术的运行原理和运行模式进行探讨。在第三章,本文通过分析变速恒频双馈发电机结构与运行设计方法并完成了课题的需求分析,介绍了恒频双馈风力发电机组的工作原理和类型,然后根据需求分析的工作内容和模块组成,完成了LQR控制器和交流励磁变频电源控制设计,以此来改进变速恒频双馈风力发电机组控制。最后,通过MATLAB/Simulink完成控制模块搭建以及控制算法的验证,从而并对设计的改进控制策略进行仿真验证,并与传统的带增益的PI控制策略采用控制变量法进行对比研究分析,从而说明本文设计的控制策略在降低风轮平面内的不平衡载荷、在更大的风速范围内保持控制系统鲁棒性的可行性、创新性。