随着传统化石能源的过度开采和利用,能源危机和环境污染也日益严重,并受到了国际社会的重点关注,人们开始不断地加大对可再生清洁能源的研究和利用程度。风能是一种理想的可再生能源,它具有储量丰富、分布广泛等优点。风能最为高效的利用方式就是风力发电,双馈风力发电系统具有制造成本较低、调速范围宽、风能利用率高和转差功率可以双向流动等优点,目前已经成为了风力发电产业中的主流机型。本文对风力发电发展现状和双馈风力发电系统控制策略研究现状进行了简要的综述,介绍了双馈风力发电系统中风力机及发电机的工作原理和数学模型,对变速恒频发电和最大风能追踪的关键——网侧变换器和转子侧变换器的矢量控制策略进行了分析。在MATLAB/Simulink平台建立起了双馈风力发电系统的整体仿真模型。此外,本文也研究了风速模型并进行了仿真分析。为了改善双馈风力发电系统的工作性能,本文将灰色预测控制理论和PI控制理论结合在一起提出了灰色预测PI控制器,并经过典型二阶系统仿真模型验证,证明了灰色预测PI控制器具有更小的系统超调和更短的调节时间。简化双馈风力发电系统整体模型,针对网侧变换器进行仿真,验证了网侧变换器能够维持直流环节母线电压的稳定、保持单位功率因数和保证功率的双向流动。将灰色预测PI控制器应用于网侧变换器矢量控制系统中,证明了在电网电压跌落时,改进后的控制系统具有更窄的母线电压跌落范围,具有更好的性能。基于双馈风力发电系统整体仿真模型,将灰色预测PI控制器应用于转子侧变换器矢量控制系统中,在风速阶跃变化的情况下进行对比仿真,证明了改进后的双馈风力发电系统能够有效地完成功率解耦控制和变速恒频发电,并且与传统的系统相比,改进后系统的响应速度更快,稳定性也得到了提高,在最大风能追踪过程中具有更好的工作性能。