风资源是全球最丰富的可再生能源,近年来,随着人们环保意识的提高和能源需求的增大,风力发电得到迅速发展。然而随着风电机组接入电网的装机容量逐渐增大,它对电网的稳定性和电能质量有着严重的影响,导致电力系统的阻尼和惯量降低等问题。为解决这一问题,许多学者提出了不同结构的虚拟同步发电机控制策略。我国现有的永磁直驱风电系统并网控制策略大都是正常电网下的控制策略,但实际电网可能存在三相电网电压不平衡、含有直流分量以及谐波分量等非理想工况,本文以永磁直驱发电机为对象,研究风力发电系统控制策略。本文首先建立了永磁同步发电机的数学模型,并搭建传统永磁直驱发电系统,运用机侧零d轴矢量控制策略,网侧变流器电网电压定向的矢量控制策略在电网电压正常工况下进行验证,并对传统的同步锁相环（Synchronous Reference Frame Phase Locked Loop,SRF-PLL）的锁相原理进行详细介绍,针对非理想电网电压下传统的同步锁相环失效的问题,本文提出基于三阶广义积分器的锁相环,并对其进行两种改进,分别是基于陷波滤波器和延迟信号对消法（Delay Signal Cancellation,DSC）混合滤波的Ⅰ型改进方案和陷波器级联的Ⅱ型改进方案,最后在输入信号含有直流偏置分量、单相电压及两相电压跌落以及输入电压含有谐波三种工况下验证了所提锁相环的正确性。与传统永磁直驱发电系统网侧控制策略不同,虚拟同步发电机因其可以对电网提供阻尼和惯量的支撑,且可以实现无锁相环控制,实现简化控制策略、节约成本。本文首先设计虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）的本体模型、虚拟调速器、虚拟励磁器,并对设计的虚拟同步发电机在孤岛和并网两种运行模式下进行了仿真验证。然后分析非理想电网电压成分以及在电网电压不平衡时普通VSG功率波动的原因,设计复杂工况下VSG并网控制策略,利用三阶广义积分器（Third Order General Integrator,TOGI）消除电网电压直流分量的影响,并在普通不平衡电压下VSG控制的基础上运用改进延迟信号对消（Modified Delay Signal Cancellation,MDSC）方法消除正序指令电流谐波,得到正序电流指令,然后利用改进准比例谐振控制器（Quasi Proportional Resonant,QPR）级联PI进一步对谐波电流进行抑制的控制策略,实现并网电流谐波含量达到并网要求,负序电流指令分别以输出三相电流平衡、有功和无功功率恒定为控制目标计算。最后,在非理想电网电压下,在Matlab中对复杂工况下VSG控制策略和普通不平衡电压下VSG控制策略进行了仿真对比,验证了所提控制策略的正确性。