随着现代工业的高速发展,人类越来越依赖于能源的消费。目前利用比例最高的能源仍是煤、天然气、石油等常规化石能源,它们都不可再生,总储量有限、日益匮乏。另外,大量燃烧化石能源会产生有毒有害气体和温室气体,这些气体不仅污染了环境,还会导致全球变暖等一系列气候问题。因此,只有合理开发利用新能源,才有可能实现可持续发展的目标,这也已经成为全世界的能源发展战略共识。风力资源作为一种最重要的可再生能源,不但有助于节约常规能源,还能减少环境污染,逐渐受到各国的重视,发展十分迅速,风力发电已经成为目前利用最为广泛的新能源发电形式。越来越多新型、高效能的风力发电机被设计出来,电机的性能和效率逐渐提高,更多智能的控制算法也应用于风力发电系统。本文的研究对象是一种新型场调制型无刷双馈风力发电机及其系统,该发电机参照了磁齿轮的结构,通过调磁环将永磁磁场调制成极对数不同的磁场,永磁结构提高了功率密度和功率因数。场调制型无刷双馈风力发电系统无需电刷和滑环,能够实现双馈电机的无刷化,提高电机的可靠性,降低电机的维护成本。本文首先分析了新型无刷双馈风力发电机及其并网发电系统的结构和特点,分析了发电机的场调制机制、工作原理、功率传递情况和工作模式,搭建了场调制无刷双馈风力发电系统的数学模型,具体包括了风力机、场调制无刷双馈风力发电机、风速、PWM变换器的数学模型。在建立了发电系统数学模型的基础上,分析确定了采用与永磁同步电机类似的控制策略,简要阐述了矢量控制的基本原理,分别制定了网侧变换器和机侧变换器的控制策略:网侧PWM变换器利用电网电压定向矢量控制,机侧PWM变换器采用i_d=0的转子磁链定向矢量控制,使得场调制无刷双馈风力发电机系统能够实现最大风能跟踪控制和变速恒频运行。在MATLAB/Simulink中分别搭建了并网和离网系统的仿真模型,仿真结果证明了控制策略的可行性。概括了风力发电机组采用虚拟同步机技术参与电网调频的研究情况,分析了常规的虚拟同步机控制策略,在此基础上提出了一种新型自适应参数的虚拟同步机算法,通过MATLAB/Simulink仿真,验证了虚拟同步机技术能够实现电网调频的功能,且自适应参数的虚拟同步机控制具有更加好的调频效果。分析设计了场调制无刷双馈风力发电系统控制所需的硬件电路和软件算法,采用dSPACE1104作为主控制器,搭建了系统的实验平台,对硬件电路进行分别调试,并对整个系统进行了初步的实验测试。最后提出了后续研究的展望。