水能作为清洁低碳可再生能源,对其高效开发利用是社会发展的需要,也是我国重要的能源发展战略。常规水轮发电机组采用定速恒频发电方式,对发电水况需求固定、只能运转在额定转速附近,变工况的运行能力不足,难以实现水能的灵活利用,水能利用率低。变速恒频水力发电技术在提高水能利用率方面潜力巨大,已成为研究热点。本文将提出的改进型DPWM变开关频率算法和直驱永磁变速恒频技术引入水力发电系统,并进行了相关理论研究和仿真分析。首先介绍了已有空间矢量PWM、基于电流纹波预测的三相变流器变开关频率算法和新型DPWMMin算法。针对新型DPWMMin算法存在的变流器上下桥臂开关器件所受开关应力不平衡和高频EMI噪声问题,本文提出了改进型DPWM变开关频率算法,并推导了改进型DPWM算法的电流纹波预测模型。在实现改进型DPWM变开关频率算法时,提出根据参考电压矢量位置选择注入共模分量的方法,通过两个共模分量的切换注入产生调制波,将调制波与电流纹波预测模型产生的变周期三角载波比较产生满足要求的PWM信号,最终完成对三相变流器的控制。结合s函数编程,搭建改进型DPWM变开关频率算法的仿真模型,将改进型DPWM变开关频率算法的仿真结果与传统SVPWM、变开关频率SVPWM算法进行比较,验证该算法的电流纹波控制和EMI噪声抑制效果。其次将直驱永磁变速恒频发电技术引入水力发电系统。在介绍水电系统拓扑结构及水力发电相关原理后,详细推导了永磁同步发电机、机侧PWM变流器及网侧PWM变流器在三相静止ABC坐标系、两相同步旋转dq坐标系下的数学模型,接着对背靠背双PWM变流系统所采用的控制策略进行了研究,机侧PWM变流器采用基于转子磁链定向的控制策略,网侧PWM变流器采用电网电压定向的控制策略。采用改进型DPWM变开关频率算法产生所需的PWM信号完成对变流系统的控制,最终实现变速恒频水力发电。最后搭建变开关频率PWM水力发电系统的simulink仿真模型并进行仿真研究,比较分析传统SVPWM、改进型DPWM变开关频率两种调制算法下的THD、EMI噪声等,验证本文变流控制策略、所提改进型DPWM变开关频率算法的正确性和可行性。