随着全球能源危机与环境问题的日益严重，以风能、太阳能等可再生能源为代表的新能源开发利用越来越受到人们的重视。其中由于风力发电技术相对成熟且全球风能资源丰富，因此风力发电是二十一世纪最具大规模开发利用前景的新能源之一。与传统风力发电系统相比，直驱式风力发电系统由于采用了多极低速永磁同步发电机并取消了增速齿轮箱，从而降低了维护费用，提高了可靠性，而且，利用变速恒频发电方式能大大提高风能利用率，适应目前对风力发电系统高效率、大容量、高可靠性的要求。因此，直驱式风力发电系统正逐渐得到人们的青睐，各国学者争相研究。本文对直驱式风力发电系统变流器的拓扑及其控制策略进行了全面研究，建立起一套仿真与实验平台，进行了相应仿真和实验研究。 本文首先对风力发电系统和变速恒频技术在国内外的研究现状做了简要综述。介绍了风力机的基本特性，分析总结了最大风能利用的基本思路，为具体设计最大功率点跟踪控制策略奠定基础；对仿真软件中的风力机模型进行了详细研究分析，提出了在实验室条件下利用变频器驱动的异步机来定性模拟风力机的方法，为仿真及实验研究提供了手段。直驱式风力发电系统电力变换部分可分为机侧整流、直流环节、网侧逆变三部分。首先在详细分析网侧变流器运行原理及数学模型的基础上，设计了电网电压定向矢量控制系统，定量分析了控制器参数及主电路元器件参数的选择问题，仿真和实验结果证明了该系统具有直流电压稳定、网侧输出电流谐波小、可单位功率因数运行、有/无功功率独立调节、响应速度快等优点，符合直驱式风力发电系统对网侧变流器的要求。其次根据机侧整流装置的不同，分别对发电机输出接无源整流装置和接有源整流装置的两种拓扑结构进行研究。对于前者，首先分析了其工作特性，然后分别研究了基于boost升压电路与Z源逆变器的直驱式风力发电系统拓扑及其控制方法、最大功率点跟踪策略等，并给出了仿真和实验结果；另外为了解决采用这种结构时电机内部谐波大、功率因数低等问题，研究了一种基于MERS磁能恢复开关的PFC方案，仿真结果证明其补偿效果良好。而对于后者，在详细分析了永磁同步机数学模型的基础上设计了转子磁链定向矢量控制系统，并根据其特点设计了一种最大功率点跟踪策略，仿真、实验结果证明了系统的有效性。最后对进一步的工作进行了展望。