近年来,风力发电发展显著,并在新能源利用中占重要地位。目前,风力发电主要采用双馈感应异步发电机(DFIG)或多级直驱式永磁同步发电机(PMSG)。永磁同步风力发电系统以永磁发电机和全功率变流器为核心。变流器具备最大功率跟踪、机侧功率因数和网侧功率因数调节功能以及有功、无功的解耦控制功能。由于并网变流器将永磁发电机与电网分开,因此该系统具有隔离故障的功能,不会因电网故障损坏变流器,也不会因变流器故障对电网产生负面影响。变流器还具备有功无功的存储能力,以保证在无风或少风情况下对电网起到一定的稳定支撑作用。同时在同一工况条件下PMSG比DFIG发电量要高出很多,特别适合于小型风力发电系统。本文分析了双PWM变换器的工作原理,就网侧和机侧的工作分别进行分析,建立了两相同步旋转坐标系下的网侧PWM整流器和机侧永磁电机的数学模型。对网侧的PWM整流器采用电压矢量定向,Iq=0的单位功率因素控制,对机侧采用转子磁场定向,Id=0控制及最大功率跟踪(MPPT)控制。根据理论分析,采用Matlab/Simulink对双PWM变换器进行系统建模和仿真分析。模型的建立对后续的永磁同步发电机系统控制策略,功率跟踪及无速度传感器控制方法的研究有实验指导意义。本文研究了永磁同步发电机的无速度传感器的控制方法。设计了基于拓展电动势(EEMF)的滑模观测器,使得观测器可以精确用于内嵌式PSMG。针对永磁电机风力发电的运行工况,提出了采用滑模观测器进行转子位置估计的启动切换方法,该方法对永磁同步发电机的投切使用具有指导意义。本文针对永磁同步电机建立了控制框图,通过降阶及近似处理简化控制系统结构,通过参数辨识得知风力发电机参数,在此基础上,分别设计电流环及转速环的PI调节器,将机侧电流环整定为I型系统,将转速环整定为II型系统,为自动整定提供了指导方法。最后,本文阐述了以CPLD与DSP为控制核心的系统设计,以IPM功率模块为核心的主电路设计,以及系统的软件设计。基于软硬件平台对系统进行实验。