近年来,随着经济的不断发展,用电需求也在不断扩大,煤炭等自然资源的消耗量不断增加,发展清洁能源被提上了日程,在此期间风力发电技术得到了极大的发展。三相电压型脉冲宽度调制（pulse-width modulation,PWM）整流器作为一种优秀的电能变换器,具有低畸变率且可调的直流电压等特点。PWM整流器电网侧的常用控制策略为以直流电压为外环、交流电流为内环的双闭环控制结构,传统的PWM整流器的双闭环控制器均为PI控制器,虽然其结构简单,但是其在整流过程中的存在直流母线电压振荡幅度较大,调节时间较长,电网侧定子的三相交流电流的总谐波因数较大等问题。由于分数阶PID控制器拥有比PI控制器、PID控制器更大的自由度,鉴于分数阶PID控制器具有不可替代的优势,因此本文通过将分数阶PID控制器与差分进化（differential evolution,DE）算法相结合,使得PWM整流器的调节时间更短,进入稳态后的纹波电压幅值明显下降,双馈风机（doubly-fed induction generator,DFIG）电网侧定子的三相交流电流的总谐波因数更小。由于直驱式风力发电系统和半直驱式风力发电系统的网侧结构与双馈感应发电机一致,只是在机侧的齿轮箱结构存在差异。因此,在理论上分数阶PID控制器可以应用于直驱式和半直驱式风力发电系统中。考虑到分数阶PID控制器的鲁棒性不够优秀,本文研究了自抗扰控制算法,并与PD形式的非线性控制器成功相结合,大幅提升了非线性PD控制器的整流性能,为自抗扰控制算法与分数阶PID控制器相结合做铺垫。论文的主要工作如下:首先,详细介绍了双馈风机及其控制系统的原理,包括双馈风机中的矢量控制,PWM整流器的工作方式,分数阶PID控制器的定义。建立了双馈风机及其分数阶PID整流控制器数学模型,包括DFIG中的电压方程、磁链方程、转矩方程,PWM整流器的数学模型,分数阶控制器数学模型。其次,针对直流侧电压在整流过程中振荡幅度较大的问题,在建立的PWM整流器数学模型中,根据双闭环控制策略,为电压外环模块设计了一种带自抗扰（active disturbance rejection,ADR）结构PD形式的非线性控制器,使得负载侧的直流母线电压振荡幅度明显降低。针对整流过程中的超调量较大,响应速度慢,电网侧定子的总谐波因数较大等问题,为电压外环设计了一种基于改进型Oustaloup滤波器的分数阶控制器,结合差分进化算法后使得分数阶控制器的超调量,调节时间、纹波电压以及电网侧定子的总谐波因数性能指标达到综合最优。最后,在Matlab/Simulink环境中搭建了双馈风机PWM整流器模型,对仿真结果进行了分析。仿真结果表明采用差分进化算法调节分数阶PID控制器参数得到的综合控制效果比普通分数阶PID控制器,传统PID控制器、带自抗扰结构的PD形式的非线性控制器更好,主要体现在响应速度更快,超调量较低,纹波系数最小,电网侧定子电流总谐波因数最小等性能指标上。