变速恒频控制被认为是当前风力发电技术的首选方案,传统变速恒频风力发电机组的增速齿轮箱和实现变速恒频的电力电子变流设备对机组的成本、可靠性有着很大的影响,严重制约了风力发电机组的大型化。新型液压变速恒频风力发电技术不仅能省略齿轮箱和电力电子变流设备,而且具有结构简单、鲁棒性好、使地面发电成为可能等显著优势,进而成为下一代风力发电技术研究的热点方向之一。但当前的单调节液压变速恒频风力发电系统调速范围小、溢流损失大,且液压传动效率较低等问题一直是该项技术进一步推广发展的主要障碍。为此,本文提出并致力于研究一种既能扩大变速恒频风力发电的调速范围,又能有效改善系统效率的双调节短期储能液压变速恒频风力发电技术。首先,研究并分析各种变速恒频风力发电技术的运行特点、系统可靠性和成本,总结现有变速恒频风力发电系统、单调节液压变速恒频风力发电技术存在的问题,从风力发电短期储能优势、液压蓄能器与液压系统匹配等角度,阐明双调节短期储能液压变速恒频风力发电系统的优越性。其次,基于液压变速恒频风力发电系统工作原理和拓扑结构的解析,建立液压变速恒频风力发电系统数学模型。依据非零最小相位原理对不同结构、不同具体应用的两种单调节液压调速回路的稳定性进行比较分析,结果显示单调节液压变速恒频风力发电系统的稳定性条件与风力机转动惯量、粘性摩擦系数、系统泄漏成正比,与液压回路的液容成反比,并针对单调节液压变速恒频风力发电系统不足及其最大功率跟踪控制问题,提出双调节液压变速恒频风力发电方法。第三,为了解液压泵、液压马达排量动态响应对双调节液压变速恒频风力发电系统的控制性能影响,解析了负载、负载转动惯量、压力以及转速等主要参数对其快速性、稳定性影响规律。并针对双调节液压变速恒频风力发电系统调速回路是一个强耦合、本质非线性、且外界干扰大的不确定问题,以确保发电系统具有较好鲁棒性为目标,提出了基于微分几何反馈线性化—滑模变结构的控制律。第四,基于典型变速恒频风力发电系统最大功率跟踪控制方法在双调节液压变速恒频风力发电系统中存在的实际风速难以测量、通用性差、难以快速控制以及最大功率点易出现震荡等问题的分析,以扰动工况下最大功率捕获为目标,提出自动变步长功率扰动最大功率跟踪控制方法,并进行理论分析和仿真实验验证。第五,考虑微尺度湍流风速对风力发电机输出功率的影响,在额定微尺度湍流风速下,结合液压蓄能器的短期储能特性,提出一种通过恒定转速下增加转矩来提高双调节液压变速恒频风力发电系统输出电能的方法。然后,将不同蓄能器配置的双调节液压变速恒频风力发电系统进行对比分析,表明：与蓄能器和液压回路直接相连的风力发电系统相比,蓄能器和泵/马达相连接配置能有效提高风力发电系统的发电量,并在一定程度上弥补系统的效率缺陷。最后,设计搭建10kW双调节短期储能液压变速恒频风力发电系统试验台。实验结果显示,双调节液压变速恒频风力发电系统是可行的,其最大功率跟踪控制算法基本上能满足系统运行要求,液压蓄能器短期储能作用提高了系统的发电量。