为缓解能源危机、减少温室气体排放,世界各国在大力发展可再生能源发电技术,并不断调整其以煤、石油为主的传统能源结构。然而含有大量非线性环节的新能源发电装备并网使得电网的安全稳定运行受到了严峻考验,其中经电力电子换流设备并网的风电机组与设备或电网间交互作用引起的复杂振荡问题受到了广泛关注。现有的研究多关注小扰动下的负阻尼次同步振荡以及部分强迫振荡,对大扰动下的非线性环节参与的振荡现象及机理研究有待进一步深入。有鉴于此,本文研究直驱风机（PMSG,permanent magnet direct drive synchronous generator）参与的切换型振荡机理和分析方法,主要工作如下:（1）研究了并网直驱风机不同故障下限幅环节的饱和特性,确定了影响系统动态行为的主导限幅环节。首先搭建了含网侧变流器限幅环节的直驱风机并网模型,其次分析了不同负阻尼情况下不同限幅环节的饱和情况,再次分析了正阻尼系统在不同故障程度下限幅环节的饱和情况,得出限幅环节饱和是导致正阻尼系统在大扰动下失稳的原因之一。最后,分析放开不同限幅环节后系统的动态行为变化,从而得出d轴电流参考值限幅是大扰动下对正阻尼系统动态行为起主导作用的限幅。（2）发现了大扰动后正阻尼直驱风机并网系统d轴电流参考值限幅持续饱和引发的切换型振荡现象,并从数学降阶系统解的存在性和物理降阶系统负阻尼两个角度解释了振荡原因。首先,推导了并网直驱风机十三阶状态空间方程,并分析其小干扰稳定性以及振荡发生的参数条件;其次,分析了d轴电流参考值限幅饱和对正阻尼系统动态行为的影响,发现了在大扰动下出现的一类d轴电流参考值限幅持续饱和引起的切换型振荡现象,并从数学降阶系统解的存在性角度分析了振荡原因;再次,从限幅饱和后直流电压环失效所获得的物理降阶系统的角度,发现物理降阶系统阻尼为负是引起原系统切换型振荡的原因;最后,分析了物理降阶系统发生负阻尼振荡的参数范围和原系统发生切换型振荡的参数范围之间的关系。（3）发现了大扰动后正阻尼的直驱风机并网系统d轴电流参考值限幅间歇饱引发的切换型振荡现象,提出了基于描述函数法和广义Nyquist判据的振荡近似分析方法。首先,发现了大扰动下正阻尼直驱风机并网系统因限幅间歇饱和所引起的切换型振荡现象,并分析了振荡发生的参数条件;其次,给出了直驱风机并网系统网侧变流器的频域模型以及d轴电流参考值限幅单边饱和的描述函数;最后结合描述函数法和广义Nyquist判据,分析了不同限幅上限和系统参数下的振荡频率,结果表明理论计算得到的系统振荡频率和仿真所得频率基本一致,并解释了由限幅引起的切换型振荡频率会随限幅上限改变而改变的现象。