随着风力发电的快速发展,海上风电具有不占用土地、环境影响小和风速稳定等优点,逐渐成为风电发展新趋势。由于海上风电基础造价高,为节约安装成本,海上风电呈现出单机功率大的特点,且海上风电变流器多采用直驱、中压方案。随着并网电压电流等级提高,功率器件的开关损耗也随之升高,为保证中压变流器能安全运行,兆瓦级中压变流器的开关频率一般小于1kHz。随着变流器开关频率降低,会导致输出电流中含有大量开关频率带谐波,增加了滤波器设计难度,还会引起PWM严重的脉冲延时,降低了中压变流器系统的控制性能。为研究提高低开关频率下中压风电变流器的控制性能,主要从以下几个方面进行研究:(1)为提高系统的等效开关频率,分析对比了不同种类断续脉宽调制策略的特点,给出了断续脉宽调制算法下功率管损耗的通用计算方法。分析了不同断续脉宽调制策略对功率器开关损耗和导通损耗的影响,为提高系统的等效开关频率提供了理论依据。(2)给出了基于空间矢量合成方法实现不同种类断续脉宽调制策略的详细过程,提出了一种断续脉宽调制策略的中点平衡控制方法,在调节中点电位过程中系统等效开关频率能基本保持恒定。(3)分析了网侧变流器前馈解耦PI控制的零极点分布,给出了低开关频率对电流调节器解耦性能的影响,分析对比了在连续和断续策略下网侧变流器控制性能,给出了不同功率因数下系统开关损耗最优的调制策略。(4)基于低通滤波积分补偿的永磁同步电机转子磁链检测,给出了基于转子磁链定向的永磁同步电机矢量控制方法,在此基础上分析了永磁同步电机在低速时采用零d轴电流控制策略。为了防止电机高速运行时导致的端电压过高,给出了双电流调节器进行弱磁控制的方法。(5)在上述工作的基础上,搭建了一台25kW三电平全功率风电变流器实验平台,对机侧和网侧变流器的控制策略进行了实验验证,证明了文中所提的控制策略在低开关频率条件下的有效性。