近年来，随着风力发电的快速发展，风力发电系统(Wind turbine generator system，WTGS)运行控制技术的研究也取得了很多成果．但是仍有许多问题有待进一步研究和探讨。本文针对双馈型风力发电系统的发电机励磁控制和变速变桨控制进行深入研究，在详细分析了电网对称和不对称故障下双馈感应风力发电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)暂态过程的基础上，结合无源控制理论(Passivity-based control，PBC)，重点研究了电网对称及不对称故障时引起的发电机定转子瞬时过电流、负序电流以及电磁转矩振荡等问题；在变速变桨控制方面，分别针对现有的最大风能跟踪方法、传动扭振及额定风速附近功率优化控制进行详细的分析，并提出相应的改进方案。主要工作如下：　　1、针对电网电压对称跌落故障，提出了一种基于无源控制的DFIG风力发电系统低电压穿越控制策略。首先通过分析DFIG模型的无源性，设计了状态反馈控制器；根据电网电压跌落故障时DFIG的运行特点，提出一种包含电网电压变化信息的期望状态值求取方法，期望状态值随着电网电压变化而迅速改变，而所设计的状态反馈控制器控制发电机电流对期望状态值进行快速跟踪。所提出的低电压穿越控制可以有效的抑制DFIG定、转子绕组的瞬时过电流，降低其电磁转矩的波动幅度。　　2、针对电网电压不平衡故障时定子及转子的电流不平衡问题，首先对正转同步旋转dq坐标系下DFIG风力发电系统正、负序模型的无源性进行了详细的分析，然后针对正、负序模型分别设计了相应的无源性状态反馈控制器；为了抑制定、转子电流的负序分量，其期望值均设计为零。而电流的正序分量期望值则可通过电磁转矩给定和定子电压的正序分量计算得出，期望值计算和反馈控制器组成了整个无源控制系统。仿真结果验证了所提出的控制策略能有效地抑制定、转子的负序电流，改善输出电磁转矩响应特性。　　3、常规矢量控制及改进方案在应对电网电压小值跌落时都能获得良好的效果，但当电网电压出现较为严重的跌落时，这些方法显得无能为力。本文结合励磁控制策略和硬件装置，提出了一种DFIG风力发电系统定子侧串入多抽头变压器的低电压穿越运行方案，根据电网电压跌落程度检测，设计多路选择开关，保证发电机机侧电压始终维持在小值跌落范围内，从而提高了电网电压跌落故障时不问断运行能力。　　4、近年来感应电机的无源性控制方法成为了研究的热点，本文针对现有方法的不足，提出了一种基于无源化方法的DFIG风力发电系统功率控制方案。该方案从功率控制的角度考虑，设计了新的状态期望值计算方法。根据定子端有、无功功率目标值直接计算出定子电流的期望值，从而实现有功功率和无功功率的独立控制；然后结合定子电压方程计算出转子电流参考值。此计算方法不需给定定子磁链，从而避免了给定定子磁链不准确而引起定、转子电流及定子磁链跟踪误差的问题；设计了定子电流反馈控制器，改善系统无源性的同时也能提高定子电流和定子磁链的跟踪性能。　　5、针对现有风能跟踪策略的问题，提出了一种新型跟踪控制方法，该方法无需进行风速检测，算法简单；　　6、针对DFIG风力发电系统传动链欠阻尼而容易出现扭转振荡问题，提出了自适应变阻尼、增加扭转阻尼和自适应变刚度三种增加系统阻尼的方法，有效地提高了系统传动链扭转振荡的抑制能力。　　7、常规的变速变桨控制方案在额定风速附近可能存在功率波动和功率损失，本文详细的分析了导致功率波动和功率损失的原因，并提出了一种转矩改进控制策略。该方法结合查表法和非线性PI控制器，在低风速区仅启用查表法以追踪最优功率；额定风速附近及以上时运用非线性PI控制器使转矩输出形成滞环，能有效的抑制额定风速附近的功率波动和减少功率损失。其次采用基于转矩误差及误差变化率的桨距角模糊调节器，实现转矩和变桨解耦控制。最后给出了一种功率平均值限制算法来抑制风速快速变化引起转速短时超速，同时也可减少变桨系统的疲劳载荷。以风力机专业设计软件Bladed为工具，结合C语言编写外部控制器，对风力发电机组转矩及变桨控制策略进行了仿真，仿真结果验证了所提控制方案的正确性。