能源是人类生存与社会发展的物质基础。随着化石能源的不断消耗，环境污染的日趋严重，开发和利用绿色新能源刻不容缓。风能蕴藏量丰富、清洁无污染是当今最具竞争力、最有发展前景的一种可再生能源。研究风力发电技术对推动风力发电事业的不断发展有着重要意义，论文以目前最流行的双馈风力发电机组为研究对象，对其模型、特性以及控制进行研究。主要工作内容包括： 以最新的资料和数据综述了国内外风力发电的发展状况，对风力发电的特点和目前几类比较流行的风力发电技术进行了介绍和讨论。 根据风力机的特性和变速风力发电机组的运行区域，得到了变速风力发电机组的控制策略。对风力发电机组各个组成部分进行了数学建模。作为风力发电机组中的电气部分，在普通异步电机的基础上，对双馈发电机的结构、运行原理、等值电路、能量关系和数学模型进行了详细的分析。利用坐标变换理论，导出了转子速旋转坐标下双馈电机的数学模型，为实现直接转矩控制策略提供理论基础。 双馈发电机定子绕组直接接电网，转子绕组经变频器连电网，对双馈发电机的控制主要在转子侧进行。在转子速旋转坐标模型的基础上，采用模型参考自适应控制算法，实现双馈发电机的无速度传感器直接转矩控制.解决了转速传感器安装不方便和价格昂贵等缺点。对定子电阻进行了辨识，改善了电机在低速运行时电阻对磁链的影响。仿真结果表明，双馈发电机的转子磁链接近圆形，辨识转速接近参考转速，转速和电磁转矩响应迅速。 研究了双馈发电机控制系统的转矩脉动问题，通过数学分析的方法研究了数字系统转矩脉动产生的原因和过程，提出了三种减小转矩脉动的方法：改进转矩滞环比较器法、矢量细分法和优化开关表法。 风力发电机组由于机械结构的限制存在着转速限制，由于电气元件的负荷承受能力限制存在着功率限制，因此在额定风速以上时，需要发电机保持恒功率输出。采用基于微分几何的反馈线性化方法，设计了以桨距角为控制量的非线性控制器，实现了风力机的全局线性化。仿真结果表明，所提出的控制方法在风速大范围变化的情况下能有效实现风力发电机组额定风速以上的恒功率控制。