能源，是人类生存和发展必不可少的要素。能源短缺制约着经济的发展。解决能源危机，必须寻找可替代传统化石能源的新型绿色可再生能源。风力发电无疑是目前众多绿色可再生能源中最成熟、潜力最大的新型能源。大力发展风电技术，既是学术研究，更是现实需要。本文以无刷双馈风力发电机组为研究对象，深入研究其动态模型和解耦控制策略。 针对现有的风电场，概括了风力发电机组的结构型式，介绍了新型发电机在风力发电系统中应用。由于风力发电机组单机结构的复杂性，本文选择最具代表性的三种结构类型的风力发电机组，对它们的结构方式，运行特点进行对比分析。同时，介绍了各种现代控制理论在风力发电系统中的应用。 无刷双馈电机实际上是一类交流励磁异步化同步的电机，特别适用于要求变速恒频的风力发电场合。本文详细描述了带无刷双馈发电机的风力发电系统的建模，给出了无刷双馈电机的运行原理和基本方程式，为无刷双馈风力发电机的分析与控制提供了理论基础。在建模的基础上，设计了一套实验室的风力发电实验系统，包括：上位机，模拟系统及发电机系统。上位机是监控中心，负责信号的采集、处理、显示及上下位机间的通讯；模拟系统根据风速指令信号产生相应的转矩控制异步机，模拟风力机风轮的运行特性；发电机系统是研究的重点，根据功率指令产生控制电压，用以研究风力发电系统的控制策略。 基于同步坐标变换，推导出无刷双馈电机的转子电流状态方程式，得到无刷双馈电机可分解为两个解耦子系统的结论。为实现最大风能捕获和优化功率特性曲线，本文提出一种采用双环调节的功率解耦控制方法。发电机控制系统内环采用自抗扰控制，不需精确的电机模型就能实现最大风能捕获，具有很好的鲁棒性；外环采用模型跟随控制，在线性模型跟随系统的基础上，引入自适应控制算法，构建了模型跟随自适应控制系统，有效的优化风力发电系统的功率曲线，提高系统的性能。仿真结果表明，双环解耦控制算法能够快速跟踪风速的变化，实现最大风能捕获，并能根据电网的需要提供无功功率。 针对现有风力发电模拟系统存在的不足，提出一种基于异步电动机直接转矩控制的风力机动态模拟方法。该动态模拟方法，不仅可以实现动态模拟风力机风轮特性，而且模拟不同的风力机风轮时不需要更换机械装置，只需改变软件的参数。本方法提出通过直接模拟风力机风轮的加速度，达到模拟风力机的目的。仿真结果表明算法的有效性。本文基于无刷双馈发电机的理论特性，利用实验室搭建的风力发电系统实验平台，设计了实验方法并做了部分实验。实验结果验证了理论分析与实际运行是基本相符的，证明了研制的无刷双馈发电机的基本特性，为进一步的研究打下了良好的基础。 本文的研究工作得到国家自然科学基金重点项目——“分散式风力—太阳能发电系统的混合控制研究”(60534040)的资助。