风力发电以其绿色、清洁、环保和可再生等优点成为世界各国研究的热点。本文简要介绍了国内外风力发电的现状及其发展动态，在分析了现有的几种变速恒频风力发电系统的基础上，提出了基于矩阵变换器的无刷双馈变速恒频风力发电系统方案。　　 接着介绍了无刷双馈电机的发展和研究现状。根据无刷双馈电机的基本结构和原理，分析了无刷双馈电机的运行特性，从其基本方程出发建立了无刷双馈电机在转子速d-q坐标系下的数学模型。无刷双馈电机以其优良的特性，可以应用于变频调速、变速恒频风力发电系统等多种场合，在进行对无刷双馈电机作为发电机运行实验之前，对无刷双馈电机电动状态下的多种运行方式进行开环控制动态仿真研究，然后分析了无刷双馈电机的稳态方程及功率流向。进而利用实验室的优良实验条件进行了无刷双馈电机作为发电机在空载及阻性负载下的实验研究。　　 作为对无刷双馈电机励磁的矩阵变换器，在简单介绍其主拓扑结构原理、双向开关类型的基础上，对其调制方法和换流策略进行了系统的分析，确定了采用双空间矢量调制的方法和四步换流的策略，并对矩阵变换器的无功功率传输特性进行了分析。以此建立了矩阵变换器的仿真模型，并对其进行了仿真计算。接着利用本实验室工作小组自主设计制作的矩阵变换器进行了其在双空间矢量调制下的实验研究。　　 在前述对无刷双馈电机及矩阵变换器分析的基础上，设计了基于交-交矩阵变换器的无刷双馈变速恒频风力发电系统。根据上述理论分析，在本实验室设计制造的无刷双馈发电机和矩阵变换器样机、以及构筑的风力发电的模拟平台基础上，建立了系统的仿真模型，并对该系统进行了仿真分析。仿真结果验证了所建系统在实现变速恒频控制过程的正确性。同时表明研究开发矩阵式变换器配合新型无刷双馈电机发电将构成极具潜力的变速恒频风力发电方式，具有重要的理论研究和实际应用价值。