近年来，人们对可再生新能源的利用研究和发展越来越关注。这些可再生的新能源之中，风力发电发展迅猛。随着风力发电在电力系统中所占比例的不断增加，提高风力机组接入电网后在故障下的不间断运行能力变得非常重要。变速发电系统相对于恒速发电系统展现出更高的能量捕获能力和转换效率。双馈感应发电机(DFIG)能实现超同步速和亚同步速发电和电动模式的运行，非常适合风力发电等变速发电系统。本文首先研究了风力机的基本特性，介绍了当前风力发电技术的研究现状，通过风力机模型分析了变速恒频双馈风力发电机组运行原理。建立双馈感应发电机(DFIG)的数学模型，推导DFIG基于定子磁场定向的功率控制策略。研究了PWM型变流器的基本结构，通过变流器能量的传输进行分析对背靠背双PWM中间直流环节的数学模型进行了描述，并推导了网侧变流器的控制策略。搭建了以DSP芯片构造的双馈风力发电机实验系统。深入分析了电网电压跌落下双馈发电机的电磁暂态特性，在此基础上提出了一种改进的双馈发电机矢量控制策略，在转子电流控制器中加入了表示定子磁链动态变化的前馈补偿项，用来抑制电网电压跌落不严重时转子中的过电流。仿真结果表明改进的矢量控制策略的有效性。在电网对称情况下，传统的脉宽调制(pulse width modulation，PWM)整流器控制方式拥有良好的动态和稳态性能，但在不对称电网下存在显著的谐波功率，严重影响PWM整流器输出电压及输入电流品质。通过将不对称电压与电流进行对称分量法分解，提出了在正负序同步坐标变换下，电网正负序电压分别定向的矢量控制策略，来消除功率传输中的波动分量，以实现在电网发生不对称故障时稳定直流母线电压。以此控制策略为基础令负序输入电流为零得到另一控制策略，以实现在电网发生不对称故障时使输入电流正弦。仿真及实验结果验证了2种控制策略的有效性。