风力发电作为最具潜力的发电技术之一,已经引起了美国、英国、法国、丹麦等国家的高度关注,并且各国政府积极采取一系列的政策和措施,极大的促进世界风力发电的发展。在风电技术日臻完善的国际大环境下,我国风电事业在政府大力支持下得到快速发展。由于对风电并网技术的要求不断提高以及工业生产所需容量不断加大,因此工业生产中对风电系统中变流器的控制技术也提出了更高的要求。本文将以直驱风力发电并网系统作为研究背景,对三电平升压变换器与改进T型逆变器级联的并网结构进行数学建模与仿真分析,并对系统的并网控制策略进行研究。论文的主要工作如下:(1)介绍了当今风电并网变换系统的种类与特性,以及本文在风电并网控制系统中选用的拓扑结构;由于传统升压电路的电压提升率不够高,以至于越来越不能满足当前大功率高电压等级的工厂风电设备的要求,本文采用一种新型的变换器结构用于直驱风力发电系统中:Boost三电平变换器(简称Boost-TL变换器)和改进T型三电平逆变器级联的并网拓扑结构。在该结构中,由于Boost-TL变换器的开关管数量增多使得其工作模式也随之增加,导致需要额外增加对中间级均压电容充放电的自由度控制,也正因如此分担了后级并网逆变器对原来直流分压电容部分中点电位的控制,使得前后级工作分工明确,控制目标直观。并且改进T型三电平拓扑比传统三电平结构能明显减小零状态下的传导损耗。(2)建立在Boost-TL变换器和改进T型逆变器级联并网的结构基础上,分别采用三电平空间电压矢量调制算法下的传统PI控制和模型预测控制进行比较分析;着重介绍了预测模型的推导过程,以及验证了模型预测控制具有更强的鲁棒性以及更快速的动态响应等优点,因此在逆变器控制中应用广泛。由于传统预测控制的开关频率不固定,开关状态切换不规律。为此要改善逆变器的输出波形,必须保证开关动作规律。本文采用了一种简单易行的基于空间电压矢量的开关状态预测方法,不仅精减了模型预测控制的冗长计算量,还降低了电流总谐波因数。(3)对Boost-TL变换器与改进T型逆变器级联并网的控制技术进行了理论分析和基于MATLAB仿真平台的验证,证明改进算法能够改善电流跟踪精度和开关状态切换不规律的现象,使得电流总谐波畸变率和电磁噪声有所减少,并且能够运行在较宽的范围内,增加了系统稳定性。(4)搭建了基于三电平升压变换器和改进T型逆变器级联并网结构的TMS320F2812的实验平台,实验数据表明模型预测控制方法具有物理模型清晰、数字化控制易于实现、开关频率低、损耗少等优点,与传统的控制方式相比,其不用整定PI参数,且系统具有较强稳定性,从而验证了理论分析的正确性。