风能是一种清洁的永续能源,风力发电不依赖外部能源,没有燃料价格风险,也没有碳排放等环境成本,此外可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。正是因为有这些独特的优势,风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分,发展迅速。我国具有丰富的风力资源风电产业的发展有良好的资源基础,我国政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和能源安全问题的主要替代能源技术之一,给予了有力的扶持。我国风电市场的扩大,直接促进了国产风电产业的发展。　　 作为风力所发的电能回馈至电网的唯一通路的变流器来说,电力电子变流技术在风力发电技术的迅速发展中发挥了巨大的作用,对于现有的变流器来说一般是通过器件串并联、多电平、两个或三个变流器并联、多重化、多电平结合多重化、级联H桥多电平、级联二极管箝位等来实现大功率。本文通过分析比较这些适用于大功率场合的变流器拓扑的各种优缺点,针对直驱型风力发电并网系统的特点,提出了适用于该系统的变流器拓扑结构,即采用背靠背型拓扑结构,并在这基础上分析了两电平和三电平变流器的工作原理和数学模型,并进行比较,得出采用三电平结构的变流器其PWM控制的目标多而且对性能指标要求的实现也很高,更好地达到了并网的要求,即实现对输出电压的控制和变流器运行状态控制,包括改善输出电压波形和电流波形、直流分压电容的电压平衡控制、输出谐波控制、器件损耗控制和功率器件的输出功率平衡控制等。　　 由于PWM技术导致变流器的网侧输出电流中包含有开关频率的高阶电流谐波,为减少并网变流器注入电网的电流谐波,通常在并网变流器的桥臂与电网之间串联滤波器以降低输出电流中的谐波含量。本文主要对L型、Γ型、T型滤波器进行分析比较,最后采用T型滤波器,并对该滤波器进行参数设计。　　 在确定所采用的风力发电并网变流器的拓扑结构后,接着本文对变流器的控制策略进行了分析,综合分析了常规SVPWM算法控制、60°坐标系下的SVPWM算法控制、直接功率控制策略这三种控制策略的原理及优缺点,提出一种基于只与开关频率相关的预测电流控制所形成的调制波来替换常规的正弦波进行载波相移调制,该策略能够弥补三电平变流器直流侧电容电压不平衡的先天性缺陷,而且在预测电流控制下的系统有快速的动态响应,特别易于数字化实现,而且载波相移SVPWM技术能提高装置的容量、提高装置的传输信号带宽及减少输出谐波,也就是说,可以在较低的开关频率下实现较高的开关频率效果。　　 为验证本文所提出的变流器拓扑及控制策略的有效性,利用MATLAB的SIMULINK工具箱,根据变流器控制系统的工作原理,建立了仿真模型,利用仿真手段检验控制系统的性能,整定调节器参数。本文通过所建立的仿真模型进行仿真分析,验证了控制策略的有效性和可行性。