随着全球经济的迅速发展,人们对能源的需求日益增加,传统的能源随着人们的不断开采已日趋枯竭,同时严重的生态环境问题也给人们敲响了警钟。如今,新能源的开发利用已成为人们关注的焦点,其中风能作为一种可再生能源,可以说是“取之不尽,用之不竭”的,且易于开发利用。本文主要以永磁直驱风电系统作为研究对象,从提高风电系统对风能的利用率及实现变速恒频发电出发,对永磁直驱风电系统建模、控制策略及最大功率跟踪进行了仿真研究。首先,介绍目前主流风力发电系统及其控制技术,分析永磁直驱发电系统的基本结构组成,对风力发电系统中风机的能量转换理论进行了阐述,分析研究了风机运行状态及相关参数特性。分析研究对比三种主流最大功率跟踪控制方法的原理、优缺点,重点研究了叶尖速比法与爬山搜索法,针对跟踪控制方法存在的快速性与稳定性问题,将叶尖速比法与变步长爬山搜索法相结合进行了优化改进,并对优化方法进行了相应的仿真建模。其次,分析永磁电机和双PWM变流器的基本原理,通过对电机的三相坐标系转换,建立两相旋转坐标系下数学模型。建立机侧、网侧变换器数学模型,设计出相应控制策略,其中机侧采用零d轴电流控制策略设为控制内环,外环采用有功功率的闭环PI控制,且转速外环与MPPT控制结合控制电机转速处于最佳状态;网侧采用双闭环控制,电压控制环设为外环,电流控制环为内环,并与SVPWM这一新兴策略相结合实现对变换器的整体控制,并对相应的控制策略进行了建模仿真。最后,结合网侧、机侧控制策略的研究,将网侧仿真模型和机侧仿真模型联结起来组成整个永磁直驱风力发电系统仿真模型。先在阶跃风速下对系统进行了仿真运行,获得相关重要参数的仿真波形,仿真结果分析可看出当风速变化时,各项指标均能跟随相应变化,并且网侧电压、电流波形能良好的工作在稳定状态,实现变速恒频发电。之后针对实际风速的随机不确定性,又在随机风速下对系统进行的仿真运行分析,各项参数特性仍能跟踪风速迅速变化,验证了整体控制策略的正确性与有效性。