风能作为一种清洁、可再生的新型绿色能源,得到了世界各国的高度重视,并开展了广泛的开发利用。除并网应用外,风能的离网应用也较为普遍,尤其是在海岛等较为偏远地区。课题组针对某公司引进的微风磁悬浮风力发电机专利技术,开展配套发电控制系统研发,本课题重点进行逆变器的控制策略研究,选题及工作具有重要的理论意义和实用价值。本文重点研究三相四桥臂逆变器的解耦及控制策略,通过对三相逆变器的拓扑结构进行数学建模,结合理论及公式对其模型进行推导分析,证明第四桥臂可以从前三桥臂的耦合中分离出来,并且得出了各桥臂间输出电压电流等变量间的关系。通过Matlab仿真实验,重点考虑在不平衡负载条件下,普通的三相三桥臂逆变器无法产生三相对称电压,提出了三相四桥臂逆变器的新型闭环控制设计方案。此方案逆变器的前三桥臂采用空间矢量脉宽调制,第四桥臂采用中性点电流滞环调制,与三桥臂逆变器相比,本文方案的四桥臂逆变器不仅增强了系统带不平衡负载的能力,还改善了逆变系统的效率和总谐波失真。针对课题研究需求,完成了三相四桥臂逆变器系统软硬件设计和调试,在平衡负载和不平衡负载两种条件下,进行四桥臂逆变器输出电压电流测试实验,验证了控制方案的有效性。同时进行双电源自动转换开关的选型及实验,设计了电气控制柜配电方案和控制面板冗余保护,对系统电气控制柜进行集成装配,完成离网型磁悬浮微风发电系统的设备联调和定型。为提高控制系统的交互性,文中采用eView触摸屏作为人机交互界面,与可编程控制器进行实时数据通信,使得整套装置更加人性化。最后,在对三相三桥臂逆变器、三相四桥臂逆变器研究基础之上,本文进一步对无需储能元件、节省空间的矩阵变换器的控制策略进行了探索性研究,采用瞬时无功功率最小化的预测电流控制,设计了磁悬浮微风发电系统矩阵变换器的新型控制方案,既提高了发电机、负载两侧的电能质量,又增强了负载电流快速跟踪能力。