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风能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，使得近年来风电产业得到了快速的发展。随着风力发电技术的快速发展，变速恒频双馈风力发电机组成为了兆瓦级风力发电机组的主流机型。变速恒频双馈风力发电机组控制系统作为整台机组运行的核心，与机组的其它部件联系密切，其精确的控制、完善的功能能够确保机组安全、稳定、高效的运行。本文分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理及系统结构。研究了双馈风力发电机组的主流控制器：转矩控制器和变桨距控制器，分析了变速恒频双馈风力发电机组的五个主要运行阶段，并对各个阶段进行了研究。依据风力发电主控系统的控制要求及本实验台的硬件功能，选取西门子IPC427C作为主控实验台的主控制器，ET200S作为远程IO子站，该子站主要负责采集主控系统外围设备信号。设计并实现了满足其要求的主控系统程序，对主要的输入/输出模块进行了测试，效果良好，证明应用于本实验台的主控系统程序设计是成功的。采用SIMATIC WinCC Flexible2008软件设计了人机交互界面界面，实时监控变桨实验台运行参数。主控器与所编制的3D simulation风力发电机组模型进行通讯，可以更加直观的观察风力发电机组变桨、偏航、齿轮箱、发电机等运行的实时状况。在传统变桨距PID控制器的基础上，设计了一种基于桨距角调节的增益PI控制器，在主控实验台上通过MATLAB/Similink分别搭建了基于桨距角调节的增益PI控制器和传统PI控制器，与WinAC RTX里面的风力发电机控制程序进行联合动态仿真，通过仿真结果验证了本控制器控制效果优于传统的PI控制器。研究了BP神经网络变桨距PID控制器原理，对于控制系统中的变桨控制环节，提出一种基于改进BP神经网络变桨距PID参数自整定控制器，采用改进共轭梯度法修正BP神经网络的权值和阈值，实现BP神经网络变桨距PID控制器的在线整定。风力发电机主控系统动态仿真实验台的编程电脑可进行MATLAB/SIMULINK仿真，在额定风速之上时，对该变桨距控制器的性能进行了仿真验证，实现了额定风速之上恒功率控制。根据电动变桨系统控制任务以及硬件性能，选用西门子PLC作为主控制器的硬件基础。对于西门子PLC及外围的输入/输出信号进行了选型和配置，根据变桨系统要求设计了软件的主要功能，并开发了远程监控系统，实时监控变桨实验台的运行参数。实验结果与Bladed仿真结果进行对比分析，证明了应用于本实验台的变桨力矩加载设计是正确的。