近年来直接转矩控制受到越来越多的关注，随着风力发电技术的不断发展，直接转矩控制也被越来越多的应用到风力发电系统中。本文介绍的是永磁直驱型风力发电机的直接转矩控制，转矩和定子磁链幅值的直接控制使得永磁同步发电机具有较好的转矩动态响应。本文概述了国内外风力发电的发展现状，对比了不同风力发电机组类型的优缺点，分析了直驱型风力发电系统背靠背驱动变流系统的拓扑结构、运行原理、以及控制策略等。直驱风电系统主要包括永磁同步发电机、电机侧变流器和电网测变流器。本文重点研究了电机侧变流器的工作原理和控制策略，并且建立了不同坐标系下的永磁同步发电机的数学模型。本文分析了直接转矩控制的基本原理，包括逆变器电压矢量模型、各电压矢量对磁链和转矩的控制作用。通过分析可知，直接转机控制的核心就是通过选择合适的电压矢量来调节磁链矢量和转矩矢量的大小和旋转方向，从而达到直接控制转矩的目的。本文详细介绍了永磁同步发电机直接转矩控制系统的构成，主要包括磁链和转矩观测、滞环控制器、磁链矢量扇区判断、电压矢量开关表等。为了验证其控制方案的正确性和可行性，给出了基于Matlab/Simulink的系统仿真模型。通过对直接转矩控制技术的分析可知，定子磁链观测的精确度直接影响了系统的控制性能。本文通过分析传统定子磁链观测器存在的不足后，介绍了几种改进的观测模型。改进算法在一定程度上有效的抑制了传统纯积分观测器因非零初始值所产生的直流偏移量，从而提高了磁链观测的准确性。本文在理论分析的基础上，研制了5KW变速恒频永磁直驱型风力发电系统的模拟实验平台。详细介绍了主电路、检测电路以及驱动电路等平台硬件设计，以及基于DSP的控制系统软件设计，包括主程序设计和中断程序设计，其中中断程序是主要实现直接转矩控制的算法。通过实验调试，得到了永磁同步发电机直接转矩控制的实验波形，其结果和仿真波形基本一致。通过仿真和实验，验证了永磁同步发电机直接转矩控制方案的正确性和可行性，有利于促进直接转矩控制技术在风力发电中的应用。