随着直流输电和直流微网的快速发展,新能源发电设备的直流并网运行及控制策略研究受到越来越多的关注。而基于双馈感应发电机的风电系统在新能源发电中占有很大的比重,所以研究双馈风力发电机直流并网拓扑和控制策略具有重要意义。在多种双馈电机直流并网结构中,基于定子侧不控整流的双馈电机直流并网系统以其结构简单、变流器容量小等优良特性获得了广泛关注与研究。然而,双馈电机定子端由于没有与交流电网直接相连,传统基于交流电网电压锁相环的控制策略无法适用,而且定子侧不控整流桥导致定子电压严重畸变并产生谐波电流和转矩脉动,如何实现功率解耦控制、定子频率独立控制、降低转矩脉动和谐波电流是研究难题。因此,研究定子侧不控整流下双馈电机直流并网运行的高性能控制策略显得十分迫切和重要。本论文以定子侧不控整流的双馈电机直流并网系统为研究对象,针对双馈电机功率解耦和定子频率控制、转矩脉动抑制和定转子谐波电流抑制等问题展开研究,获得了如下创新成果:1、针对双馈电机定子接入不控整流下功率解耦和定子频率控制的问题,提出基于二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)的定子磁链角闭环控制方法,以同时实现定子磁链定向和定子频率控制。首先采用基于定子磁链幅值的间接定子频率控制方法,利用定转子电流模型观测定子磁链以避免电压模型中的纯积分环节。在此基础上提出基于定子磁链锁相环的定向控制和定子频率控制策略,降低功率变化对于定子频率控制的影响。为了避免对电机互感和定子电感参数的依赖,进而提出一种基于SOGI的定子磁链角闭环控制方法,可同时实现定子频率控制和定子磁链定向控制。最后系统地比较各种定子频率控制策略的鲁棒性以及稳态特性,获得定子侧不控整流的双馈电机直流并网系统最优定子频率控制方法。2、为降低双馈电机定子接入不控整流下定子谐波电压造成的转矩脉动,提出基于转矩误差直接谐振的双馈电机转矩脉动抑制策略。当双馈电机定子电压畸变较低时,主要考虑5、7次谐波,采用基于单个谐振频率点的谐振控制器实现转矩脉动抑制。当定子电压畸变度较高时,需要考虑多次谐波,提出一种能够处理分数次延时以及直流分量抑制的改进重复控制器抑制转矩脉动。最后考虑提升系统运行效率时定子频率的变化特性,提出一种锁频环快速获取双馈电机定子频率。基于获取的定子频率,设计自适应重复控制器用于抑制转矩脉动,以确保在定子频率宽范围变化时实现转矩脉动抑制。3、为降低定子谐波电压造成的谐波电流损耗问题,提出基于双轴直接谐振控制的降低定转子谐波电流和抑制转矩脉动策略,可以同时实现抑制转矩脉动和降低定转子谐波电流。首先建立双馈电机的基波和谐波等效电路,在分析双馈电机谐波电流与定转子谐波电压关系基础上,通过转子侧注入合适的谐波电压实现定子电流正弦运行,降低定转子谐波电流损耗。在此基础上,深入分析基于转矩误差直接谐振抑制转矩脉动的运行机理,提出一种改进的双轴直接谐振控制策略,在抑制转矩脉动的同时降低定转子谐波电流损耗,以提升系统运行效率。