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目前，利用科技手段研究和开发新的、可再生的、绿色能源已经成为摆在全世界面前的重大课题。作为经济竞争力最强的新兴能源一风电，对于地区经济发展、消除贫困、提供就业、减少温室气体排放和控制大气污染等诸多方面有着极大的积极意义。本文以交流励磁双馈变速恒频风力发电系统和其控制技术为研究对象，对其从理论到仿真再到实验，进行了深入的研究。 本文对交流励磁双馈发电机的基本理论进行研究，并且分析了三电平变换器的结构和优点，将三电平变换器应用于双馈变速恒频风力发电系统中。仿真结果表明，三电平变换器的输出波形优于两电平变换器并且将三电平变换器用于双馈变速恒频风力发电系统中的输出波形质量更优。 分别研究了空载运行阶段和并网运行两个阶段的机侧变换器控制策略，并分析了网侧变换器数学模型和控制策略。为了克服PI动态解耦性差和对参数敏感问题，以及加快系统的响应速度，将内模控制器引入网侧变换器及空载运行阶段机侧变换器控制中。设计了基于神经网络和内模控制相结合的控制策略，并将其应用于并网后的控制策略中。这种方法结合了神经网络和内模控制的优点，利用了神经网络的在线学习功能及时地调整内模控制器中的可调参数，从而增强了系统的鲁棒性能和自适应能力。仿真结果验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。 深入讨论了网侧变换器数学模型及电网电压定向矢量控制下的电压、电流双闭环控制策略。网侧变换器采用比例谐振控制，具有控制精度高、算法实现简单等优点，但其稳定性易受到电网波动及负载扰动影响。本文提出了一种包括电网电压和转子电流微分信号的前馈控制策略，通过电流微分快速调节网侧电流以维持系统功率平衡。与传统的比例谐振控制相比，前馈控制的引入能有效提高系统对电网波动和转子变换器负载扰动的抗干扰能力，加快系统动态性能，仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。 研究了电网电压在大幅度和小幅度跌落时的不同低电压穿越(LVRT)控制策略，仿真结果表明，采用硬件保护电路的Crowbar电阻的阻值选取对于LVRT控制的影响很大。为了进一步研究Crowbar电阻，本文提出了基于Crowbar阻值模糊优化的双馈风电机组低电压穿越策略，模糊优化理论应用于双馈风电机组低电压穿越时Crowbar阻值设计是一种全新的方法。本文从机组安全约束角度出发，根据模糊优化机理及阻值约束关系，建立Crowbar阻值模糊集隶属函数及模糊目标函数。仿真结果表明优化后的Crowbar阻值可以显著增强双馈机组的低电压穿越能力，有效提高风电系统的安全可靠性。 在前期搭建的一套15kW变速恒频双馈风力发电实验平台上进行了相关实验研究，从实践角度对本文提出的交流励磁变速恒频基础理论和控制策略进行了有效验证，实现了变速恒频风力发电控制策略从理论到实践的结合。