当今世界能源供应日趋紧张,能源供应不足和环境污染严重是制约世界各国经济发展的主要因素。在向可持续发展和环境友好型社会转型的道路上,各国均面临着开发可再生清洁能源的巨大挑战。电力生产是能源消耗的主要途径,世界各国对于可再生清洁能源在电力生产中的研究和应用方兴未艾。各种可再生能源中,风能因其无污染、可再生、储量丰富、分布广泛等优点,已成为人们研究和应用的重点。随着高性能优质永磁材料的研发和大功率变流技术的发展,直驱式永磁同步发电机（Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Generator,DPMSG）在风力发电中得到越来越多的应用,开展相关研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以D-PMSG风力发电系统为研究对象,主要内容如下:对风力发电发展现状、风力发电及其控制技术研究现状进行综述,指出由于风电的强非线性和时变性,传统的控制方法很难取得令人满意的效果,必须采用更为先进的控制方法。介绍了直驱式风力发电系统的结构,建立了包括风力机、D-PMSG、变流器及其控制系统的D-PMSG风力发电系统数学模型和仿真模型。D-PMSG风力发电系统变流器包括机侧变流器与网侧变流器。机侧变流器采用外环转速、内环电流的双闭环矢量控制。由于机侧变流器直接面对时变风速带来的系统冲击,因此需要控制器具有高效的控制性能,要求控制器参数能够实现在线调整。传统的PI控制器采用试凑法或者Ziegler-Nichols（ZN）法确定参数,效率低下,且不能实现PI参数的在线调整。为此,本文首先基于模糊控制理论设计可在线调整PI参数的机侧变流器外环转速模糊PI控制器。针对模糊控制“事后”控制的缺点,将具有“事前”控制特点的灰色预测控制引入,设计机侧变流器外环转速灰色模糊PI控制器。仿真结果表明,采用所设计的灰色模糊PI控制器,可以在风速变化的情况下,更好地保持最大风能利用率,更快地完成最大功率点的追踪。网侧变流器采用外环电压、内环电流的双闭环矢量控制。为了改善控制性能,本文将传统PI控制方法与灰色预测控制方法相结合,设计网侧变流器外环电压灰色预测PI控制器。仿真结果表明,改进后的控制方法可以更好地维持直流环节母线电压的稳定,更迅速地达到单位功率因数并网的目的。由于直流母线电压的存在,随机变化的风速对网侧的扰动相对较小,采用灰色预测PI控制方法即可取得优良的动态性能。综合考虑控制系统的复杂性和经济性,网侧变流器仅采用灰色预测PI控制方法。