本文以多通道三电平风力发电系统为基础,构建了并联背靠背三电平中点钳位型电压源变换器的双三相同步发电机系统结构,分析了双三相永磁同步电机的交流磁动势,其消除了基波电流产生的5、7次谐波磁动势。建立基于矢量空间解耦变换的双三相永磁同步电机数学模型和等效电路,实现了电机分量的解耦,电机分量被映射到α-β、x-y、o1-o2三个相互正交的子平面上。分析了三电平变换器拓扑结构的工作原理,建立了并联变换器环流的等效电路。针对多通道三电平系统,提出了基于分组矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略(D VSD SVM),其将电压矢量精简,分别选取电压矢量合成α-β子平面和x-y子平面参考电压,两个子平面合成的电压矢量互相解耦。比较了层叠载波脉宽调制策略(CDB PWM)、基于六相矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略(T VSD SVM)和基于分组矢量空间解耦的空间矢量脉宽调制策略(D VSD SVM)。发现D VSD-SVM母线电压利用率较高,设计比较简单,能控制由负载不平衡引起的x-y子平面电流和零序平面电流,且适用于其他多相三电平系统。本文设计了多通道三电平风力发电系统的基本控制策略,电机侧设计基于最优转矩控制的最大功率点跟踪风机矢量控制策略,电网侧设计基于无功功率控制和直流侧电容电压控制的变换器控制策略。风机矢量控制策略的d-q子平面采用基于前馈补偿的电压控制方法消除耦合项。x-y子平面采用闭环PR控制器,能动态地补偿电机不对称和反电动势引起的x-y子平面电压,可以控制由电机不对称和反电动势谐波引起的谐波电流。电网侧变换器控制策略的dq轴电流采用前馈解耦的PI控制器,直流侧电压由PI控制器可以实现无静差控制,实现了功率的解耦控制,注入零序电压的方法可以抑制并联变换器的环流。本文提出了多通道风力发电系统的容错控制、双三相永磁同步电机开路容错控制和三电平变换器容错控制策略。故障时采用切除故障通道的方式实现容错控制。在开路故障时,利用总磁势不变的开路容错控制,改变其他各相电流使合成旋转磁动势与故障前一致,可以实现故障后转矩不变,同时实现不同的优化目标,基于矢量空间解耦的容错控制建立开路故障时电机的矢量空间解耦模型,控制重新构建的z平面的电流可以实现不同的优化目标。三电平变换器的容错控制利用三电平变换器具有冗余矢量的优势,在器件发生开路故障或短路故障后实现变换器的容错控制。仿真和实验验证了本文的控制策略。