当前社会,环境污染和能源短缺两大问题越来越受到关注。太阳能、风能、水能等技术的发展成为世界各国关注的焦点。作为一种洁净的、可持续利用的再生能源,风能的开发潜能巨大,有利于缓解当前的能源短缺局势。直驱式永磁同步风电系统,省去齿轮箱,风力机与发电机直接相连接,使机组的性能大大改善,系统效率也提到了提高。发电机与电网通过变流器隔离,有利于提高机组的低电压穿越性能。本文以直驱式永磁同步风力发电机组模拟系统为研究对象,从仿真到实验、从理论到实践进行了较为全面的深入研究。论文首先对风力机的空气动力学原理进行了介绍,描述了风力机通过风的作用拖动发电机的过程,详细介绍了本文所采用的最大风能跟踪原理,并以此为基础建立了风力机的仿真模型。其次,基于直驱型永磁同步风力发电系统的工作理论,设计了背靠背双PWM变流器的控制策略,并设计了一种三相电压软件锁相环,通过Matlab/Simulink仿真验证了风能最大功率追踪控制和双PWM变流器控制策略的正确性和有效性。再次,针对电网三相电压对称跌落的工况,分析了直驱型永磁风电系统应用比较广泛的几种低电压穿越保护方案,对比分析后采用了直流侧带有卸荷电路的低电压穿越保护方案,分析了卸荷电阻参数的选取原则及卸荷电阻的投切策略,并在Matlab/Simulink里搭建了仿真模型,仿真结果验证了该方案的简单有效性。最后本文设计了功能完整、上位机界面友好的7.5kW永磁直驱风力发电模拟系统平台。为了解决在实验室环境中如何模拟风电现场的原动机问题,本文使用异步电动机配合具有直接转矩控制算法的变频器来模拟风力机的方法；详尽地介绍了永磁发电机机侧变流器的转子磁链定向控制和网侧变流器的电网电压定向控制系统的实现。采取了在直流母线侧增加卸荷电路以在网侧电压跌落故障时消耗掉直流侧堆积的能量,来提高直驱型风电模拟系统的故障穿越性能。设计了基于LabView的上位机监控系统,易于模拟系统各部分的操作控制与运行结果展示。进行了较为充分的实验研究,给出了可信的实验结果,实现了永磁直驱风力发电机组模拟系统从理论到实践的研究。