在全球大气污染和能源危机的严峻形势面前,风力发电作为最廉价、最有希望的绿色能源受到各国的普遍重视。在大型并网风力发电技术中,以交流励磁变速发电技术为基础的双馈异步发电系统是当前应用最广泛的主流机型。本文首先介绍了双馈异步发电系统的基本结构,然后在分析双馈异步发电机工作原理和等效电路的基础上,建立了双馈异步发电机在同步旋转坐标系下的数学模型,并根据双馈异步发电机对转子励磁变流器的要求提出了采用能够实现能量双向流动的可控双PWM变流器的变流方案;其次在分析网侧整流器拓扑结构的基础上建立了网侧整流器的数学模型,并根据网侧整流器保持直流母线电压稳定和网侧功率因素为1的控制目标,设计了基于电网电压定向的双闭环矢量控制系统并给出了PI调节器的参数计算方法;根据转子侧逆变器实现最大风能跟踪和定子输出有功、无功功率解耦的控制目标设计了基于定子磁场定向的双馈异步发电机转矩、功率控制系统,同时给出了电网电压跌落特性的分析方法。最后,在MATLAB/SIMULINK软件平台中建立了转子励磁变流器的转子侧和网侧控制系统的仿真模型,并对系统不同运行状态下的最大风能追踪性能和低电压穿越能力进行了仿真和研究。仿真结果证明了本文所设计的控制系统具有良好的最大风能跟踪性能和一定的低电压穿越能力。