在能源短缺和环境污染日益严重的今天,作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。随着风力发电机组容量的不断增大,提高机组运行效率、最大程度地利用风能已经成为风力发电技术研究的重要内容。由于风速的随机性,不确定性,造成风电场的输出功率不断波动,在电网中运行势必会对电网产生一系列影响,所以在风电穿透功率较大的电网中,风电机组的运行特性将显得极为重要,尤其是其动态响应特性。为了提高风能利用效率及功率输出的稳定,本文将直接转矩控制技术应用于双馈风力发电机中。不同于矢量控制,直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响应速度快、控制结构简单等优点,它在很大程度上解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等一些列问题,是一种高性能的交流电机控制方法。本文首先对风力机和双馈风力发电机进行了理论分析,给出了风力机的数学模型,研究了双馈风力发电机的工作原理与特性,并分析了双馈风力发电机能量流动关系,同时给出了双馈风力发电机的稳态等效电路,经过坐标变换,进一步得出了转子坐标系下双馈风力发电机数学模型。其次研究了双馈风力发电机基于转子磁链定向的直接转矩控制的基本原理,转子电压矢量对转子磁链和转矩的影响。并且对风资源,风力机及机械传动部分,双馈风力发电机,桨距角控制部分和无速度传感器直接转矩控制系统建立了仿真模型,构建了完整的变速恒频风电机组仿真平台。最后的仿真研究中,对变速恒频风电机组的稳态运行特性和动态运行特性进行了分析。仿真结果表明了在风速变化和电网故障时,变速恒频风电机组功率输出具有一定的抗干扰能力和适应能力,系统性能稳定,验证了该仿真模型的正确性及控制部分设计的有效性。