在当下能源转型的关键时期,大力发展风能等可再生能源是我国可持续发展的必然要求。在大型风力发电系统中,变速恒频双馈型风电机组成为当下的主流机型,其具有成本低、运行范围宽、变流器容量小等诸多优点。在双馈型风力发电系统实际运行中,最大风能捕获对于提高机组和整个风电场的效率至关重要,尤其是对于当下主要新增装机的低风速风机来说,机组多数时间在最大风能捕获区域运行,最大风能捕获控制的优劣直接影响风电场的发电量、内部收益率和净现值等优化运行指标。因此,实现最大风能捕获是风电机组优化运行的关键。本文以双馈型风力发电系统为研究对象,首先,在建立网侧和转子侧变换器三相静止和两相静止坐标系下数学模型的基础上,介绍了与滑模控制相结合的直接功率控制(SMC-DPC)在双侧变换器控制上的应用。对于并网风力电点系统,功率的综合控制是其控制的最根本目标,所以直接功率控制更加直接、有效。SMC-DPC既完全保留了传统直接功率控制结构简单的优点,又结合了滑模变结构控制的强鲁棒性,具有明显的优越性。再者,本文在对风力机特性进行详细建模分析的基础上,深入阐明了最大风能捕获的实现原理。对比分析基于风速信息和无风速信息的各种最大风能捕获方法,推导说明了各控制方法本质的一致性。选择无需风速信息但简单有效的功率信号反馈法作为最大风能捕获的基本方法,并基于SMC-DPC实现系统的最大风能捕获。为实现实验室条件下的风力机模拟,本文设计了基于dSPACE实时仿真系统的ACS550变频器外部控制系统以及包含风速模拟的系统上位机控制界面,实现了对风速和风力机输出特性的全真模拟。最后在10kW双馈风力发电实验平台上对上述理论进行了实验验证,验证了本文所采用的最大风能捕获控制策略的正确性和可行性。