在环境、经济、社会和技术等因素的驱动下,近二十年来,世界各国在风力发电技术领域已取得了巨大成就,并网运行的风力发电机组已发展到兆瓦级。从今后的发展趋势来看,风电场将从内陆移到海上,其发展空间将更加广阔。风力机作为风能转换为机械能的设备,是整个发电系统的重要组成部分,它与风电场风能资源的匹配问题也直接影响到了风力发电系统的运行特性。为此,本文从风力机的能量转换原理出发,结合空气动力学的涡流理论,得出风能功率系数C_P与叶尖速比λ和桨叶节距角β的关系,以确定风轮最大功率输出点,实现风能的最大利用。双馈异步电机是变速恒频风力发电系统的核心。从基本原理出发,分析了基本运行特点,指出双馈发电机具有普通交流电机无法比拟的优点;分析双馈风力发电系统的功率流动关系,为功率控制的实现提供了理论依据;并详细推导出m—t坐标系下的状态方程,建立定子磁链定向矢量控制系统,阐述了定子有功和无功解耦控制的理论,实现了电机控制简单化。为了追踪最大风能,以风力发电系统的功率流向为基础,确定了变速风力发电机组的控制策略,并结合风力机特性的仿真结果阐述了不同运行区域下对风力机的功率控制机理。通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点,将矢量变换控制技术移植到发电机并网控制上,进而讨论了交流励磁发电机空载并网控制策略,建立空载并网仿真模型,对并网前的空载运行、并网后的追踪最大风能变速恒频发电运行进行了完整的系统仿真,观察了空载并网控制效果。