随着海上风电机组的功率等级逐渐提高,低压系统受限于电力电子器件并联数量,已逐渐到达瓶颈。中压三电平技术应用于风力发电机拓扑中是国内外风电的一个研究热点。本文将对并联控制双三相永磁同步电机的三电平变流器进行深入分析,设计其抑制电机电流谐波的矢量控制方法及平衡中点电位的空间矢量脉冲宽度调制策略,并完成变流器参数设计和硬件在环仿真测试。主要研究内容及工作如下:首先,分析了三电平全功率变流器的机侧变流器、网侧变流器以及完成低电压穿越的chopper模块的结构及工作原理。然后利用双三相电机可增大系统功率等级且能抑制对应次谐波的优点,采用了基于两套三电平全功率变流器并联控制的双Y移相30°永磁同步风力发电机组拓扑。其次,采用矢量空间解耦变换(Vector space decomposition VSD)的建模方式对双Y移相30°永磁同步电机进行建模,推导出该电机的电压、磁链方程及坐标变换矩阵;经过VSD变换后,d-q子空间中包含直流量与12次交流量,分别代表六相静止坐标系下的基波及11、13次谐波分量,由此提出可在d-q子空间直接并联谐振控制器以抑制11,13次谐波;z1-z2子空间中含有电机5、7次谐波分量,在z1-z2子空间中设计相应的坐标变换矩阵使其转化为6次交流量后,采用PIR控制器可对电机5、7次谐波进行抑制。该电流环控制方式减少了电机的谐波电流从而延长了发电机的寿命。然后,对三电平的调制策略进行分析,再从三电平变流器的不同电压矢量的开关状态分析出三电平中点电位偏移的原因,得出调节正负小矢量作用时间使每个七段式周期内电压差都减少的方法。同时对三电平全功率变流器参数进行详细设计,以限制电机过电压为目标设计机侧滤波电感的参数;以提高电流动态响应速度并改进滤波效果为目标设计LCL滤波器;以抑制IGBT关断过电压为目标设计吸收电容;以满足直流母线电压纹波要求为目标设计母线电容值;该变流器关键部件的参数设计方法以较低的成本让变流器满足并网要求,为样机研制提供实际选型参数。最后,搭建基于RT-LAB的硬件在环仿真平台对该变流器的控制方法、调制策略和参数设计结果进行测试和性能分析,并编写了能在DSP中运行的程序代码,为联合培养单位明阳智慧能源集团股份公司的4.5 MW三电平变流器样机研发及其在双三相永磁同步电机驱动中的应用提供了理论基础和工程调试经验。