目前并网型直驱永磁风力发电机组类型主要有变桨距风电机组和定桨距风电机组。前者需要一套变桨调节结构以保证其在额定风速以上区间限定功率运行,这增加了控制系统和伺服机构的复杂度。后者省去了复杂的桨距调节系统,因而机组结构简单,可靠性高,现今仍然被广泛采用。然而,定桨距风电机组在额定风速至切出风速区间运行时通常采用降低风力机转速的途径来减小其风能利用系数从而维持功率恒定,这需要发电机与变流器具备足够的功率裕量以满足低速大转矩的需求。鉴于此,本文提出了一种新型的控制策略,该策略在高风速区通过增加风力机转速来降低风能利用系数从而保持风力机功率恒定。为避免发电机转速的升高引起直流母线电压过调制,本文同时设计一种电压闭环电流超前角弱磁控制策略以实现高风速区发电机功率恒定控制,从而有效降低发电机和变流器的功率裕量。本文的结构安排如下:首先介绍了风力机功率控制技术和直驱永磁风力发电机组的研究现状,同时对弱磁控制方法的研究现状也进行了简单介绍,并分别建立风力机数学模型、永磁同步电机数学模型和网侧PWM变流器的数学模型。重点就本文提出的风力机新型功率控制策略和直驱永磁风力发电机组的机侧变流器和网侧变流器控制策略分别进行详细描述。接着介绍了弱磁控制原理并分析了电机参数对弱磁性能的影响。在弱磁策略的实现上,重点分析了本文设计的电压闭环电流超前角弱磁控制策略,该控制策略能实现恒转矩状态到恒功率状态的平稳过渡。在此基础上,就机侧变流器和网侧变流器的弱磁控制过程进行了具体分析并运用Matlab/Simulink工具箱完成仿真和分析。同时通过实验平台,对设计的电压闭环电流超前角弱磁控制策略在离网型永磁同步发电机上的应用效果进行了检验。最后,为拓宽永磁同步发电机的恒功率运行范围,使得风力机切出风速升高以降低机组在高风速区的弃风量,本文采用了一种基于空间电压脉宽调制的过调制方法并设计出一种新的过调制算法。该算法比传统上研究的过调制算法简单快速得多,且其也不需要额外的硬件投入,只需要在常规空间电压脉宽调制的基础上添加一个时间处理模块而已。结合这种过调制算法,运用Matlab/Simulink工具箱完成机组仿真和分析。