随着全球气候变暖环境恶化,煤炭、天然气以及石油等不可再生能源储藏量的降低,各国开始越来越重视风能这种取之不尽用之不竭的清洁能源。如何最大化利用风能发电并使风力发电机平稳输出功率是国内外风能利用研究的热点。独立变桨距风力发电机组作为主流风电机组,其驱动变桨距系统是一项核心技术,本文即对其中的电机驱动系统进行研究和设计。本文介绍了风力发电系统整体构造,研究了整个风电系统特别是变桨距电机伺服系统的硬件设计结构。研究风电机组的主控制器PLC在不同风速条件下的四种工作状态,并以此给出电机驱动系统需要执行的桨距角指令。通过对几种电机的比较,本文选取三相交流永磁同步电机作为驱动电机,并根据风电变桨距时需要的最大力矩确定电机额定功率等主要参数。研究了一种基于T型单元与H桥单元构成的五电平THB逆变器,将其与传统两电平和三电平逆变器对比说明其优势。与其他五电平拓扑结构也进行了对比分析,从器件数量、器件容量等方面考虑,五电平THB拓扑优于其它五电平拓扑。由于本文中永磁同步电机使用SVPWM矢量控制方式,因此详细研究了五电平逆变器的SVPWM空间矢量与开关状态,基本矢量合成参考电压矢量及其作用时间的计算以及五电平SVPWM调制方法中开关顺序设计。五电平逆变器在控制永磁同步电机时首先要解决电容电压的平衡的问题,本文设计了基于能量偏差降低的电容电压平衡控制策略。根据上述控制策略搭建仿真模型,仿真结果有效的验证了此控制策略。本文建立了永磁同步电机的数学模型,对电机驱动伺服系统进行电流环、转速环以及位置环的三闭环控制设计。在电流环和转速环组成的双闭环控制系统中对电机定子上电压电流谐波含量以及转矩脉动降低效果进行仿真验证。三闭环控制系统中,给出的风机对给定位置信号为阶跃位置信号和正弦位置信号下的仿真结果,并进行详细的分析。本文设计了驱动器的硬件电路及DSP与FPGA联合组成的软件控制系统,搭建了驱动器的实验样机平台,测试了在SVPWM调制下驱动器的电容电压实验波形,并对实验波形进行分析。