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电网电压不平衡会导致双馈感应发电机(Doubly-fed Induction Generator, DFIG)定转子电流不对称、输出有功无功功率波动以及转矩波动，影响机组供电质量，严重时可能引起机组脱网。因此，研究电网电压不平衡下的DFIG系统改进控制策略提高其运行性能，对于双馈感应发电机在风电中的应用具有重要意义。首先在分析双馈感应风力发电系统运行原理基础上，建立了网侧变换器及双馈感应发电机等效数学模型，对电网电压平衡时如何稳定直流电压、实现定子空载无冲击并网、有功无功解耦调节等控制策略展开了研究，为进一步研究电网电压不平衡时的DFIG改进控制策略奠定了基础。当被检测的电网不平衡电压存在干扰时，分析了使用传统瞬时对称分量法所分离出的正负序分量存在明显误差的原因，为提高该方法对不平衡电压正负序分量的分离精度，提出了增大步长的改进瞬时对称分量法。电网电压不平衡时，若采用传统电网电压定向控制策略，双馈感应风力发电机定子侧除基波正序和负序电流外，还会产生相位互差120°的非零序三次谐波电流分量。详细分析了电网不平衡时，DFIG定子绕组负序和非零序三次谐波电流的产生原因，为了抑制定子电流负序和非零序三次谐波分量，建立了DFIG在负序和三次谐波同步旋转轴系下的数学模型，进而提出了抑制定子负序和非零序三次谐波电流的改进控制策略。建立了基于Matlab/Simulink平台的双馈感应风力发电系统仿真模型，对电网平衡时的DFIG稳态控制策略和电网电压不平衡时抑制定子负序和非零序三次谐波电流的改进控制策略进行了仿真研究；设计了基于DSP处理器的网侧和转子侧变换器控制系统，针对所设计控制系统的正常稳态运行性能及电网不平衡时的DFIG改进控制策略进行了实验研究。仿真及实验结果验证了所设计控制系统的可行性和所提改进控制策略的有效性。