随着能源问题引起全社会的广泛重视，以风力发电为代表的清洁能源的开发利用成为当前研究的热点。随着风电并网容量的增大，风电机组的控制技术越来越受到了人们的重视，变桨系统承担着包括风电机组功率控制在内的重要功能，尤其是大量应用在兆瓦级风电机组中的电动变桨距技术，已成为现代风力发电系统十分重要的组成部分。本文的主要工作由以下几部分构成。首先从风力机的空气动力学入手，分析了影响风力机输出功率的因素以及变桨距风电机组的工作模式。随后阐述了风电机组对变桨系统的要求以及电动变桨系统的基本结构，为后续章节提供理论基础。根据上述理论，本文针对现有变桨系统无法抑制功率高频波动的缺点提出了一种改进的变速率变桨控制方案，该方案结合模糊理论建立了变桨速率决策系统，然后利用仿真软件建立了风电机组电动变速率变桨的模型，验证了该理论对稳定输出功率的有效性，并降低了变桨机构的疲劳度。随后本文对兆瓦级风电机组电动变桨系统的电气结构进行了详细的设计和优化，分别从变桨电机、交流伺服控制系统、柜体结构、系统配电、数据通讯等方面完成了集成设计。考虑到后备电源在电动变桨系统中的突出重要性，本文提出了一种全新的冗余后备电源结构，并设计了其控制方案。根据以上设计，本文最后完成了主控制器硬件实验平台的搭建，设计了主状态机和人机界面，完成了软件程序的编写，并实验验证了本文设计的电动变桨系统的可靠性，为进一步研究打下基础。