变速恒频风电系统是由风力机、轴系统、励磁装置和发电机等多个子部件组成的涉及多学科领域的复杂大系统,对它的研究都是从局部出发——即各部按所属的学科门类的建模方法建立各自的数学模型,难以获得系统的全局动力学模型。数学模型一般脱离了实际物理意义,且不利于直观分析。键合图是一种对工程系统进行动态分析的方法,其建模的内在机理来源于它本身就是描述系统功率的传输、转化、储存、耗散的图形表示,特别适合于多种能量范畴耦合而成的复合系统的建模。本文围绕基于键合图的变速恒频风力发电系统的建模技术展开研究。在深入分析双级矩阵变换器励磁双馈风电系统的结构及特性的基础上,本文对该系统的四个主要子部件的键合图模型的建立进行了研究。其中,对励磁装置—双级矩阵变换器,发电机—双馈电机的键合图模型的建立进行了重点探讨,提出利用开关功率结点方法对理想开关进行描述,分别建立了双级矩阵变换器和旋转坐标系下双馈电机的键合图模型,并利用20-sim仿真平台验证了模型的有效性。在上述基础上,探讨了整个风电系统的键合图模型的建立以及如何利用时间因果图对所建立的键合图模型进行分析。以上的研究,为键合图理论在电力电子系统中的建模的应用研究进行了推广,并为风电系统的建模提供了一种新方法。利用所建立的键合图模型,可以很方便的对风电系统进行直观、快速地动态分析。