变速恒频风力发电系统的控制与仿真研究是一个跨学科的复杂的系统工程,需要对空气动力学、电机学、电力电子技术以及计算机数字控制技术等进行深入的理解和分析。本文从大的轮廓上全面地介绍了变速恒频风力发电系统的原理以及组成,详细深入地阐述了电机原理以及电力电子技术主要是SVPWM在风力发电系统中的应用,对所需要的空气动力学知识用目前学科领域较流行的数学模型及公式去简化,特别是对风力发电机组两种实际运行工况做了详细的仿真分析,以力求对变速恒频风力发电系统的运行及控制,有一个简洁且准确的分析和掌握。本文运用Simulink/Matlab作为仿真的工具,对变速恒频风力发电系统的基本模块,包括风速、风轮、传动系统的数学模型以及双馈异步发电机在各种坐标系下的数学模型进行了细致的分析和全面的总结。作为双馈异步发电机数学模型的拓展应用,将其实践于异步电机的诊断研究以及异步发电机的建压仿真,间接地说明了所建模型的正确性与适用性。作为另一项核心的工作,本文对变速恒频风力发电系统的运行控制进行了详细的仿真研究,介绍了变速恒频运行的基本原理以及风力发电机组的运行区域以及在各运行区域下的运行策略。重点对发电机组在低于以及高于额定风速时的速度控制及功率控制方案进行了分析,分别考察了两种工况下的阶跃响应以及实际风速响应,得到了满意的仿真效果。同时,基于双馈异步发电机的数学模型,介绍了变速恒频风力发电机组的并网控制及发电控制策略。重点对发电机组的空载并网控制进行了Simulink仿真,加深了对并网控制的理解。对变速恒频风力发电机组定子端输出有功功率、无功功率的解耦控制原理进行了阐述,给出了控制框图。最后,介绍了变速恒频风力发电机组励磁变换器—背靠背双PWM变换器的结构和特点,分别说明了转子侧PWM变换器以及网侧PWM变换器的原理和控制目标。并根据两者的拓扑结构图建立了数学模型和Simulink仿真模型,重点对SVPWM的调制方法运用Simulink进行了仿真实现。