在当今世界能源紧缺，环境污染日益严重的形势下，风力发电技术作为可再生能源技术中发展最快、最可能实现商品化、产业化的技术之一，得到了前所未有的发展。本文以变速恒频风力发电系统为研究对象，对其从理论到实践，从仿真到实验，进行了系统、深入的研究。　　 论文首先对双PWM变流器中网侧变流器无电网电压传感器控制技术进行研究，提出利用虚拟磁链微分负反馈和变流器有功电流共同作用来抑制虚拟磁链振荡的控制策略。仿真和实验结果表明，该方法在省去PWM变流器电网电压定向所必须的交流电压传感器的同时，能有效抑制虚拟磁链、直流母线电压的振荡，实现高性能矢量控制。　　 其次对双馈电机矢量控制模型及功率流动特性进行深入剖析，提出了双馈电机的全补偿、最小铜损及转子电流最小3种不同目标优化控制方式，为变速恒频风力发电机组的工程实现提供了一定的理论依据。分析了风力发电系统的最大风能捕获原理，提出基于最小二乘法中的遗忘因子法辨识风力机参数，结合定子磁链定向矢量控制技术实现最大风能捕获，MATLAB/SIMULINK的仿真结果表明，该控制策略能有效提高当风力机参数出现错误或有扰动误差时的风能利用率。双馈电机是一类复杂的非线性、多变量、强耦合系统，针对这一特性，提出将无源性理论应用于变速恒频风力发电系统，仿真结果表明，与传统矢量控制相比较，无源控制策略在高速、有效实现最大风能捕获的同时，对电机参数摄动及负载转矩变化具有很强的鲁棒性。　　 建立双馈发电机空载并网、并网运行数学模型，提出基于PI并联比例谐振控制器的空载并网控制策略，用以抑制空载定子电压转差频率的交流脉动，进一步改善常规PI控制存在的不足，提高空载定子电压电能质量。　　 最后设计并研制了一套由风力机模拟系统，交流绕线式异步发电机系统，双PWM变流器及其控制系统组成的15KW变速恒频双馈风力发电模拟平台。在该平台上进行了风力机特性的直流电机模拟、变速恒频风力发电运行与控制等相关实验研究，实验结果证明了本文理论分析和所提控制策略的正确性及可行性。