化石能源造就了今日的工业文明,同时不可避免的带来诸如雾霾等环境问题。新能源风力发电技术的崛起,给解决环境问题带来了曙光。双馈风力发电技术的迅速发展,使得电机的单机容量和总风电装机容量均不断增加。由于传统大规模风电场一般采用PQ控制调节风电出力,双馈发电机对外呈现为电流源特性。电流源模式下,风电机组的转速和电网频率已经解耦,因此与传统同步发电机组相比,风电机组对电力系统惯量的贡献几乎为零。导致风电场所连接的公共并网点将呈现出低惯量、弱阻尼的特性,交流电力系统对风电场的支撑作用将会越来越弱,这将对系统的稳态特性和暂态特性产生恶劣影响。本文在三相定子静止坐标系、两相同步旋转坐标系下分别建立了双馈发电机和定子侧变换器的数学模型。根据电机和定子侧变换器的数学模型,设计了定子侧变换器基于直流电压外环、电流内环的双闭环矢量控制策略及一种结构对称的电压外环、转子电流内环的双馈发电机孤岛运行模式下的转子侧变换器控制策略。由DFIG转子侧变换器控制策略,推导了给定电压指令到输出电压之间的传递函数,并绘制了传递函数的波特图,理论上验证了设计的控制结构的有效性,然后设计了双馈发电机模拟实验平台,通过实验结果对孤岛控制策略进行进一步验证。在孤岛模式下的转子侧变频器控制策略的基础上加入了有功-频率、无功-幅值的下垂外环,设计了双馈发电机组基于下垂并网的电压源运行方案,并推导了包含电机模型的系统功率传输函数的小信号表达式,根据小信号表达式绘制系统波特图,理论上验证了下垂并网控制策略的有效性,然后通过实验结果对下垂并网控制策略进行进一步验证。DFIG无论是工作在孤岛模式或者下垂并网模式,由系统中的非线性元件引发的谐波电压畸变问题都十分常见。针对该问题,设计了一种基于谐波电压比例前馈的谐波电压抑制策略,并推导了谐波电流源到系统输出电压之间的传递函数,对比了谐波电压抑制前后谐波电流源到输出电压的谐波增益,并结合系统的开环传递函数的相位裕度,给出比例前馈系数的合理求解方法。最后通过实验验证了所提控制策略对谐波电压的抑制作用。