近几十年来,由于不断恶劣的环境问题和能源问题,新能源并网发电的浪潮冲击全球,相关技术蓬勃发展。但是由于新能源的间歇性与随机性,大规模新能源并网给电网稳定、电能质量带来了重大挑战。虽然潮流发电已经成为当前的研究热点,但针对上述问题,仍然亟待系统、全面、深入地研究潮流发电系统中变流器建模与控制问题,并提出准确实用的设计方法。本文主要以研究背靠背永磁直驱式发电系统建模与控制系统设计为主题。首先介绍了潮流能的能量转换原理以及对应的水轮机水力特性,建立了工程上实用的水轮机模型。然后,为了简化控制系统设计,推导出永磁电机在旋转坐标系的dq模型。一方面在此模型下,分析了转子磁链定向的转速外环电流内环的双闭环永磁电机控制策略及其控制器设计;另一方面,在上述PMSM连续模型的基础上,本文进一步研究了离散域下PMSM的控制问题,将现代控制理论中的带闭环全阶状态观测器的状态反馈方法,很好的应用到直接定子磁链矢量控制当中。接着,详细介绍了三相PWM并网逆变器在离散域下交流小信号模型的建立过程,推导出控制系统需要的SISO模型。结合推导的模型,建立基于电网电压矢量定向的直流电压外环电流内环的双闭环三相PWM并网逆变器控制策略。为了观察控制延时对系统动静态性能的影响,分别在不同控制延迟下,研究各控制环的根轨迹,借此寻找性能较好主导极点和临界频率。另外,通过对比七段SVM开关波形中基本矢量有效占空比与各相占空比的关系,文中推导出空间矢量调制(SVM)三相占空比与三相参考电压的表达式,推导出一种无需分区和坐标变换基于静止坐标下SVM的简化算法。最后,在简要介绍最大功率追踪的基础上,对机侧换流器和网侧换流器联合仿真,验证本文所提设计方法的正确性。