能源和环境是当今人类生存和发展面临的紧迫问题,而风能作为一种清洁无污染能源,逐渐得到人们的高度重视。而风力发电产业又是有利于民生和社会和谐稳定发展的产业。直驱永磁风力发电系统省去了齿轮箱,减少了维护工作,并网功率控制灵活,因此风力发电系统整体效率得到很大的提高,除了双馈风力发电系统之外,又一风力发电技术领域的重要研究方向。全功率变换器是直驱风力发电系统的关键部分,在风力发电中人们普遍采用的是传统两电平变流器,随着单机容量的增大,在开关管耐压水平未取得突破的前提下,全功率三电平变流器因其减小开关电压应力、抑制谐波、减少电磁转矩脉动等优点,将其应用到直驱风力发电系统中十分适合。本文提出新型拓扑结构,该结构采用二极管整流,三电平升压,二极管箝位三电平变流器作为直驱风力发电系统的全功率变流器,对变流器的数学模型和控制策略进行了分析仿真。分析了风力机的动力学特性和运行特性,研究了额定风速以下最大风能跟踪控制策略。分析了永磁同步发电机的数学模型,研究了直流侧三电平升压变流器,通过其完成永磁直驱风力发电系统的最大风能捕获和直流侧中点电压平衡。分析了电网侧三电平并网逆变器的数学模型,重点研究了空间电压矢量SVPWM的调制方法。通过基于电网电压定向的矢量控制,控制电网无功电流分量,实现无功功率的独立调节,而且采用此拓扑结构,网侧变流器控制将变得很灵活,可以应用更为简单的控制方式,大大减少了变流器的成本。最后,本文基于Matlab/S imulink搭建了永磁直驱风力发电系统,对其进行了仿真实验,验证了三电平升压变流器和网侧变流器的控制策略,为以后的进一步研究打下基础。