永磁直驱风力发电系统采用无齿轮箱结构,能量转换效率高,工作可靠性高,已成为目前风力发电系统的主流机型。变流器是风电机组不可缺少的能量变换单元,直接影响着机组的发电效率与并网电能质量。为此变流器的高性能控制技术研究至关重要。永磁直驱风力发电系统变流器包括机侧变流器和网侧变流器,机侧变流器控制目标是调节发电机输出的电磁转矩,实现对电机转速的快速调节,保证风力发电机组根据实时风况实现最大功率跟踪;网侧变流器的控制目标是使输出的交流电压和电流同相位,减少谐波含量。直接转矩控制（Direct torque control,DTC）通过选择变流器的电压矢量来直接控制电机的电磁转矩,结构简单,动态响应快,符合风力发电机通过调节转矩快速调节电机转速的要求。对永磁直驱风力发电系统机侧变流器基本直接转矩控制进行了原理和仿真分析,仿真结果表明基本DTC动态性能优良,但存在磁链和转矩脉动较大的不足。为克服基本DTC的不足,提出了基于磁链预测的SVM-DTC方法,即根据转矩偏差预测定子磁链变化角,再采用空间矢量调制（Space vector modulation,SVM）求得期望电压矢量,克服基本DTC只能采用固定的有限个电压矢量而导致的磁链和转矩脉动的现象。仿真和实验结果证明基于磁链预测的SVM-DTC技术具有有效的磁链和转矩脉动抑制能力,较好地实现了机侧变流器的控制目标。为简化网侧变流器的控制,提高动态响应性能,借用机侧变流器直接转矩控制的思想,在网侧变流器中引入直接功率控制技术（Direct power control,DPC）。对网侧变流器基本直接功率控制进行了原理和仿真分析,仿真结果表明网侧变流器采用基本DPC时所发电流符合并网要求,但存在并网有功无功功率波动、电流谐波等问题。为解决此类问题,引入基于虚拟磁链的DPC技术,取消交流电压传感器,通过检测直流母线电压,计算出电网虚拟磁链,求得变流器所需电压矢量,再用SVM技术生成相应的电压矢量,控制变流器传输的功率。仿真和实验结果表明基于虚拟磁链的DPC控制技术能够降低网侧变流器功率波动,减小并网电流谐波,提高并网电能质量,增大安全裕度。介绍了永磁直驱风力发电系统实验平台,实验平台硬件由南京研旭电气有限公司的半实物仿真控制器、电力电子平台、PC机、永磁同步发电机机组等组成,介绍了能与研旭公司半实物仿真控制器接口的机侧和网侧变流器控制算法仿真模型的建立过程。