风能是一种清洁的可持续能源。风力发电机组是将风能转化为电能的主要设备,它是风力发电的重要组成部分。而控制系统又是重中之重,不仅要保证机组的正常运行,还要实现风能到电能的最大转换效率。本文主要先从风力发电机组的基本结构和理论入手,对贝茨理论、风力发电机的特性进行了研究和分析,着重对双馈异步发电机的工作原理进行了研究,包括有功功率和无功功率分析,以及交流励磁电源的分析。在此基础上,基于西门子S7-1200控制器完成系统的整体设计,包括硬件设计和软件设计。根据系统的控制要求,完成对机组的各个子系统的设计工作,包括偏航系统、桨距控制系统、转速控制系统的设计,并进行系统性能分析。当风机正常启动时,启动桨距控制和偏航控制;当风速未达到额定风速时,进行最大风能追踪;当风速超过额定功率时,系统进行恒功率控制,限制风能的转化,保护机组的安全。最后基于WinCC组态软件完成系统的监控系统设计。本文的工作为海上风电控制系统的设计打下了良好的基础,提供了较好的技术积累。