随着能源危机的加剧和环境的日益恶化,对可再生能源的开发利用越来越受到世界各国的关注。风力发电作为一种对可再生能源和清洁能源的利用,更是发展迅猛。与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构较简单、发电效率较高以及运行可靠性好等优点。直驱永磁同步风力发电系统的控制包含电机侧变换器和电网侧变换器的控制。电机侧变换器的控制策略直接关系到发电机定子输出的有功功率、电机转矩脉动和发电系统的风能利用率;电网侧变换器的控制策略直接关系到发电机与电网之间的有功功率传输以及发电系统的无功调节。因此,采用合适的直驱永磁同步风力发电控制策略是提高发电系统性能的关键。本文研究了主回路采用双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电控制系统。分析了永磁同步电机的数学模型和相关的坐标变换技术,研究了基于矢量控制的电机侧变换器控制策略。针对风力机的运行特性,研究了采用最佳功率给定的最大风能跟踪控制策略。根据电机转速计算输出有功功率的最佳给定值,通过闭环调节实现最大风能跟踪。分析了电网侧变换器的基本控制原理,建立了电网侧变换器的数学模型,并研究了电网侧变换器的控制策略。通过稳定控制双PWM变换器的直流侧电压,实现将发电机定子输出有功功率及时传递给电网;通过控制电网无功电流分量,实现无功功率的独立调节。采用高速数字信号处理器TMS320F2812和智能功率模块(IPM),完成了直驱永磁同步风力发电实验系统的硬件设计,结合控制模型编写了控制系统软件并进行了相关实验研究。通过实验研究表明:采用本文所提控制策略的直驱永磁同步风力发电控制系统能够实现最大风能跟踪控制和变速恒频发电运行,能够独立调节系统输出的有功和无功功率,且输出电流正弦性好,谐波小。本文所做的研究工作,为直驱永磁同步风力发电控制系统的工程设计提供了一定的理论参考依据,为工程应用奠定了基础。