与变速恒频双馈电机风力发电系统相比,永磁直驱风力发电系统省去了增速齿轮箱,结构简单,稳定性好,不需要经常维护,将具有更加广阔的应用前景,特别是在中小功率的风力发电系统中具有不可替代的优势。本文阐述了永磁直驱风力发电系统的基本原理,分析了三相电压型并网逆变器的拓扑与工作特点,给出了并网逆变器在各种坐标系下的数学模型;分析了并网逆变的几种控制策略,对比了其在基本原理、软硬件实现以及控制性能等方面的优劣,选取传统但实用性强的双闭环系统作为研究的重点。讨论了最大风能跟踪理论及发电机转速与直流母线电压的关系,得出了永磁同步发电机关于直流母线电压—最大输出功率的最佳功率曲线,并详细介绍了最大风能跟踪在双闭环控制系统上的实现。根据控制原理在Matlab环境下搭建了永磁直驱风力发电系统的仿真模型,进行了仿真实验。仿真结果表明,在风速变化的情况下,并网逆变器可以按照风机的最大功率曲线向电网输出稳定可靠的电能,系统稳态、暂态性能良好。进而,为实验需要设计了一套5kW风力发电用三相电压型并网逆变器。该系统硬件结构以TMS320F2407为控制核心,以智能功率模块为逆变桥,并配备了泄荷电路、主电路回路、驱动电路和信号采集及处理电路等各种外围电路。软件模块对系统的控制算法进行了数字实现,并融合了多种保护逻辑。最后搭建了5KW永磁直驱风力发电系统的实验平台,并且进行了并网实验和正弦波输出电流实验。实验结果验证了硬件设计的有效性和系统控制策略的正确性及鲁棒性。为进一步研究并网逆变器控制技术提供了良好的实验平台。