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随着全球生态环境的不断恶化，能源的短缺，各个国家都在资金、政策与技术方面加大对新型绿色能源的投入。其中风能是一种发展潜力很大的新能源，近年来一直倍受青睐。目前风电系统正向着日益大型化的方向发展，其中变速恒频双馈风电系统的优势日益明显，尤其是可在较宽的风速范围内实现输出电能的恒频恒压的特点，受到了人们的广泛关注。本文以变速恒频双馈风电系统为主要研究对象，首先深入分析了风力机与双馈发电机的基本原理和运行机理，在此基础上，运用矢量控制技术对双馈电机进行功率解耦控制，并建立了风电系统数学模型。然后以风力机捕获最大风能为控制目标，从风能利用率角度出发，重点研究最大风能追踪的控制。双馈异步发电机功率解耦控制是实现风电系统变速恒频运行的关键，如果解耦不合适，就会使系统的控制变得非常困难，严重的会使电机的电磁量发生相互干扰或震荡，使系统无法正常运行。本文在分析了双馈异步发电机基本工作原理、等效电路、功率流向的基础上，运用矢量坐标变换将三相静止坐标系下的双馈电机数学模型变换到两相同步速度旋转坐标系下，并以定子磁链为定向矢量的矢量控制对其进行功率解耦，并以此建立了风电系统整体仿真模型，通过仿真结果说明了控制方法的有效性和可行性。大型风力机组运行过程一般可分为三个阶段，即起动阶段、欠功率阶段和额定功率保持阶段，对于不同的阶段，最大风能追踪的控制策略有所不同。在启动阶段，风力机的输出功率为零，风能的利用率最小，不存在风能的追踪利用问题，一般将发电机与电网脱离；在欠功率阶段，风速在额定风速以下，风力机的输出功率一般不会超出其额定功率，也就不会存在安全性方面的问题，更多关注的是让风力机的输出功率最大化；在额定功率保持阶段，由于风速较大，更应该关心整个风电系统的安全性问题，此时一般依靠风力机变桨距控制和发电机转速控制来限制风电系统对风能的吸收。为此，本文以欠功率阶段的最大风能追踪为研究重点，对风力机捕获风能的过程进行全面的理论分析，提出基于蚁群算法自整定PID在最大风能追踪控制中的应用，具体设计了基于蚁群算法自整定PID控制器，并对其进行相应的仿真分析，仿真结果表明了该控制策略不仅使控制系统具有良好的动态响应能力，而且提高了控制精度，在风能利用率等方面也明显优于传统的PID控制方法。