在能源消耗持续增长,环境污染日益严重的今天,可再生能源的开发利用越发受到重视。风力发电凭借其绿色、清洁、环保和可再生等优点成为世界各国学者竞相研究的热点。在风力发电控制系统中,变速恒频风力发电技术以其高效性和实用性逐渐成为风力发电的主流。本文主要围绕双馈风力发电系统功率控制及其励磁控制展开了深入的研究。　　首先,以变速恒频双馈风力发电的基本原理为基础,分析了双馈发电机在亚同步、同步、超同步三种工作状态下的运行特性,推导了双馈发电机的稳态等效电路,研究了双馈发电机的功率流动关系。然后讨论了风力机的工作原理和运行特性,确定采用功率闭环控制的方案来实现最大功率的跟随控制。　　其次,研究了矢量控制的基本原理,建立了双馈发电机在三相静止坐标系及两相同步旋转坐标系下的数学模型。采用定子磁链定向矢量控制技术,使得定子和转子的电压、电流、功率、转矩等各个变量间的关系方程式得以简化,简化方程式直接体现了双馈发电机的转子励磁电流幅值和频率的改变对其输出功率的影响。实现了双馈发电机定子端有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能捕获的控制目标。　　再次,分析比较了各种变频器的优缺点,确定采用功率双向流动,频率任意可调的“绿色”变频器——矩阵变换器(MC)作为双馈风力发电系统的转子励磁装置。分析了矩阵变换器的基本拓扑和工作原理,采用新型空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法作为矩阵变换器的控制策略。利用 Matlab/Simulink平台,搭建矩阵变换器模型并进行了仿真实验,结果证明:矩阵变换器有优良的输入、输出特性和良好的变频特性,确保了双馈风力发电系统能够在三种不同工况下正常运行,同时也验证了新型空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的正确性和有效性。　　最后,在 Matlab/Simulink环境中搭建了风力机模型、双馈发电机模型、最大风能捕获控制模型及其整个系统的仿真模型,并对其进行仿真实验研究。结果表明:在模拟风速发生阶跃变化的情况下,通过矩阵变换器对转子励磁电流的幅值、频率、相位及其相序的相应调节,双馈风力发电系统快速、有效的跟随了最大功率点的运行曲线,实现了定子侧有功功率和无功功率解耦控制,消除了转子电流交叉耦合,达到了变速恒频风力发电系统最大风能输出和稳定运行的目的。