能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。风力发电清洁无污染，施工周期短，投资灵活，占地少，具有较好的经济效益和社会效益。在目前技术条件下风电与火电、水电相比从造价、电能质量、设备制造和控制技术等领域仍然存在一定劣势，主要原因之一是我国风电领域的理论和应用研究与发达国家存在很大差距。国内对风电机组系统设计技术的研究十分薄弱，风电机组的大型化、变桨距控制、变速恒频等先进风电技术还远未解决，致使我国大型风力机技术几乎全部为进口产品。因此，深入研究风力发电机组系统设计技术对于持久开发风能和实现风电机组国产化具有重要理论意义和工程应用价值。 风力发电技术是涉及空气动力学、自动控制、机械传动、电机学等多学科的综合性高技术系统工程。目前，风力发电机组的研究难点是风电机组大功率、高可靠性、高效率、低成本。为攻克这些难点，国内外的研究热点是系统优化设计和先进控制策略。由于所受工况瞬态多变且工作环境恶劣，所以风力发电机组是一个复杂、多变量、非线性的不确定系统，因此，系统建模分析是风力发电机系统设计的关键。本论文是针对风电机组系统建模的相关问题从风电机组的空气动力学理论、系统非线性数学模型、系统结构动力学分析研究。主要内容包括： 1）为了计算风力发电机组的所受的气动负载，并将其用于进行风力发电机组的结构动力的分析，采用国际上通用的叶素动量理论进行了气体动力学的分析建模。然后以某2MW风力发电机组为对象，对其空气动力性能进行了分析，分析结果与Bladed中分析结果进行了比较，结果表明两者误差较小。所建立的模型可以用于风力发电机组空气动力学分析。 2）建立了描述风力发电机组系统动态特性的非线性传动链数学模型。模型以国际上风力发电机组权威认证规范IEC标准为基础建立，具备数学模型的规范性。根据目前国际上流行的风电机组结构布置形式，总结了建模方法的特点，使所建立的模型具有通用性。在Matlab simulink中建立非线性数学模型的仿真分析模型，并针对一种2MW风力发电机组进行了系统性能仿真分析。 3）根据研究的空气动力学理论和非线性功率传动链模型，将联合仿真分析技术应用于风力发电机组结构动力学分析中，该分析方法考虑到了风电机组结构的气弹耦合效应，仿真情况更接近于实际风电机组的工作情况。