目前,大功率直驱并网型低速永磁同步发电机组(D-PMSG)正成为风力发电技术研究的热点之一。本文在对比现有的四种常见风力发电系统结构性能的基础上,建立完整的直驱低速永磁风力发电系统的数学模型,并对其中的高效大功率变流电路的拓扑结构及其功率最优控制策略进行研究。本文首先对常见的并网型风力发电机组的工作原理、组成、性能和分类进行了介绍;接着比较了现存的四类变速恒频风力发电系统各类型的结构特点及优缺点,进而得出低速永磁同步发电机直接驱动型风力发电机的优越性。文章在简要比较五类风力发电机系统结构及四种类型变流电路拓扑结构的基础上,采用了一种在考虑现有开关器件功率水平、工作性能情况下,符合大功率直驱并网型风力发电机要求的变流电路拓扑结构,即采用“三相不控整流+两个并联的升压斩波(Boost Chopper)+一个PWM逆变器”的电路结构,并对其各部分电路的工作原理进行了分析,并在总结现有系统模型的基础上得出该类系统结构各关键部分的数学模型。为验证模型的可靠性,文章选择1.2MW直驱式风力发电系统,在其额定状态下测试其性能及变频性能,通过仿真验证了所建模型的可靠性及准确性。在完成直驱低速永磁风力发电系统数学模型的基础上,根据直驱风机的运行要求和最大功率跟踪控制(MPPT)的目标,对该类风机采用神经网络控制器变桨控制法和应用PI控制器的功率信号反馈控制的PI控制法。并且在Matlab仿真软件中分别结合常见的渐变风和随机风条件进行仿真,仿真结果表明采用智能控制的神经网络变桨控制法的优越性,对该类风机控制的可靠、准确及时性。