本文首先指出大力发展风电事业是全世界当前能源开发利用的一个重大课题,阐述了进行风力发电研究对我国国民经济建设的重大意义。目前,风力发电系统多采用变速恒频(VSCF)的方式,确保系统在不同的风速下能发出频率恒定的电力,并能实现系统最大功率点的跟踪控制。通过对几种变速恒频方案的比较,本文选定双馈式感应电机(DFIG)变速恒频风力发电的方案。双馈式是当前研究比较热门的一种VSCF风力发电方案。本文第三章分析了双馈式系统的优点,重点阐述了双馈电机的工作原理,推导出其在三相静止坐标系下的数学模型。并从能量流动的角度,分析了在不同风速下,双馈电机处于超同步和亚同步时的工作状态。为实现双馈电机的有效控制,本文采用矢量控制。第四章对矢量控制的思想和原理作了分析,根据坐标变换将第三章推导的三相静止坐标系下的双馈电机数学模型转换为二相旋转坐标系( d, q)下的模型,并进一步采用定子磁链定向的分析方法简化数学模型,通过加上转子电流的前馈补偿量,实现了有功功率和无功功率的解耦控制。另外,还分析了转子电流的前馈补偿问题和磁链观测方法,给出了系统的整个控制结构图和算法流程。在变频器的选用上,通过对比分析,本文选择了新型变频器件——矩阵变换器。第5章论述了矩阵变换器的优点,并对其工作原理作了进一步的剖析,重点介绍了矩阵变换器的空间矢量调制(SVM)法,其主要包括输入输出变量的空间矢量表示、开关矢量的选择、矢量时间的计算等。最后,通过仿真实验,证明了本文所述理论的正确性。仿真主要是通过C语言编程和建模计算出实验数据,然后利用Matlab软件调用这些实验数据绘制出仿真结果图。仿真结果表示,运用本文所述的基于定子磁链定向的矢量控制方法和矩阵变换器算法,能够实现对双馈电机的有效控制。在风速变化的情况下,通过矩阵变换器调节转子电流,系统能够很好的实现最大功率点的跟踪控制,达到变速恒频风力发电系统的控制目标。