近年来,直驱式风力发电系统由于控制效果好、发电效率高、设备制造方便等优点,成为了风电市场应用与研究领域的热点。然而,直驱式风电系统与传统的风电系统一样具有强非线性、强耦合、动态过快以及平衡点变化频繁等特点,针对这一情况,目前广泛采用的传统的控制方法和投入大量研究的智能控制方法都存在一定的问题。直驱风电系统主要由风力机和多极永磁同步发电机(PMSG)两部分组成,本文主要研究了这两部分的建模与控制。首先,通过分析空气动力学原理,了解风力机、PMSG两部分的结构机理和运行特性,得到数学模型,并以此在Matlab/Simulink环境下进行了仿真建模；其次,通过对基于微分几何的反馈线性化理论的研究,提出了将其应用到直驱式风电系统的两部分模型的线性化处理中；然后,根据两部分线性化后的模型分别结合最优控制方法,实现两种风速下的不同控制：当风速高于额定风速时,PMSG通过控制转子转速,实现最大风能捕捉(MPPT);当风速高于额定风速时,于风力机通过调节桨距角,实现额定功率输出。最后,本文运用Matlab/Simulink对风速变化时风力机、PMSG的运行情况分别进行了仿真,并与PID的控制方案进行效果对比,验证了反馈线性化方法在直驱式风电系统中应用的正确性和优越性。