作为取之不尽、用之不竭的绿色可再生能源,风能的开发利用备受青睐,伴随着人类对能源的巨大需求,风力发电行业逐步走向了大规模、商业化的发展道路,风力发电蕴藏着无限的发展潜力和美好前景。随之带动的是风力发电技术的快速发展。近年来,随着变桨技术的发展,变速恒频双馈风力发电机组成为了主流的风力发电机型。在风力发电所涉及的众多系统中,控制系统处于整个机组的核心地位,它与机组其他部件联系密切,指挥着机组正常运行。控制系统的控制技术是风力发电关键技术之一,精确地控制、完善的功能是保证机组安全、稳定、高效运行的条件。由于风场大多处于自然条件恶劣、且无人值守的环境中,这就要求控制系统具有较高的可靠性和完备的控制功能。本文以变速恒频双馈风力发电机组为基础,研究机组控制系统的主要功能,重点进行机组主控制器的设计研究,并在实验室实现主控系统的实验平台。本文分析了变速恒频风电机组发电原理以及整个机组的系统结构,根据风速和转速条件的不同将机组运行区域进行划分,分阶段对机组进行控制,分析了机组的控制任务和功能要求,制定出机组整体的控制策略。研究了最大风能捕获过程,通过对不同方法的比较,选用跟踪最优功率转速曲线法作为本系统的最佳风能追踪算法。对于主控系统中的变桨调节环节,在额定风速以上发电机输出功率达到最大值后,投入变桨控制器限制风机进一步的捕获风能。本文在传统PI控制器的基础上,采用PI增益调度的控制方法,实现不同阶段变参数的PI调节,较好的改进了控制效果。根据主控系统的控制任务要求以及对硬件性能的考虑,选用西门子工控机作为主控制器的硬件基础,配以嵌入式PLC-SIMATIC WinAC实现控制功能,对机组各种现场输入输出信号选择分布式I/O系统进行采集,完成了硬件的选型配置。根据系统要求设计了主要软件功能,并开发了良好的现场操作屏和远程上位机系统。