基于永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator，PMSG)的直接驱动型变速恒频风力发电系统在性能、可靠性、成本以及低电压穿越等方面具有一定的优势，通常使用背靠背双PWM变流器，控制灵活，国外在技术及产品方面已经比较成熟，但在国内还处于技术引进阶段，产品性能与国外尚有一定差距。本文以永磁直驱风电系统为研究对象，对双PWM变流器控制技术及简化空间矢量调制算法、PMSG优化控制及无速度传感器控制策略、直驱风电系统低电压运行控制策略等进行了深入的研究与探索，并在17kW永磁直驱风电实验平台上进行了验证，取得了一些重要结论和创新性成果。　　 1.本文首先建立了基于背靠背双PWM变流器的永磁直驱风电系统的数学模型，并对直驱风电系统的控制策略进行了概要分析。数学模型较为全面地反映了永磁直驱风电系统的总体特性，对空气动力学、PMSG、双PWM变流器及直流侧卸荷电路的模型分别进行了详细分析，着重考虑了低电压穿越功能的实现。对PMSG和双PWM变流器的控制特性、谐波特性和电机输出能力等进行了详细的理论分析，为后续章节研究内容的开展奠定了基础。　　 2.为了对PMSG的控制性能进行优化，本文引入内模控制设计了PMSG的速度调节器与电流调节器，以改善系统的动态跟踪与抗干扰特性，通过仿真和实验验证了内模控制应用的有效性。当永磁磁链含有谐波成份时，内模控制的性能会受到很大影响，因此提出了一种自适应补偿控制策略对PMSG的电流调节器进行改进，基于模型参考自适应控制对由于电机参数不准确及磁链谐波等造成的偏差进行补偿，通过仿真验证了该方法的可行性。　　 3.实现了PMSG的无速度传感器控制。本文首先采用一种数字锁相环方法，通过锁相环结构实现角度偏差的无差调节，能够获得比较准确的电机转速与角度信息，动态响应速度较快，但是电机低速运行时其性能会受到影响；因此提出了一种模型参考自适应方法实现PMSG的无速度传感器控制，具有更好的观测精度与动态响应特性。锁相环与模型参考自适应无速度传感器控制的仿真与实验表明，经过进一步优化设计，无速度传感器控制具有和编码器相近的控制效果。　　 4.PWM变流器的常规空间矢量调制实现过程比较复杂，涉及多次非线性运算。本文基于PWM变流器开关函数及伏秒平衡原理，提出了一种开关函数面积矢量概念，对常规空间矢量调制算法进行简化，说明了其在DSP中的载波实现方法，提供了一种实现空间矢量调制的思路，便于与载波调制、载波相移等调制策略相结合。给出了简化空间矢量调制的仿真和实验结果。　　 5.提出了一套永磁直驱风电系统的低电压运行控制策略，在双PWM变流器中增加直流侧卸荷电路，与电网侧变流器协调工作，实现电网电压跌落故障时的低电压穿越与动态无功支持功能，使电网电压短时跌落故障对风电机组的运行基本不产生影响；提出了一种直流侧卸荷电路的控制方法和一种电网侧变流器无功运行模式的控制策略。通过仿真验证了所提低电压运行控制策略的有效性。　　 6.研制了双PWM变流器装置，在实验室17kW永磁直驱风电实验平台上，实现了对PMSG的优良控制及并网发电功能，能量可以双向流动，为本文所提控制策略的验证提供了硬件支持。提出了一种采用变压器和由IGBT构成双向开关的电压跌落发生器实现方案，通过实验表明可以方便地模拟不同类型的电网电压跌落故障，为变速恒频风电系统低电压运行控制策略的实验验证提供了条件。