新能源发电技术已逐渐成为各国研究的焦点。风能作为一种绿色可再生能源受到广泛重视,正逐步成为全世界新能源利用的主要形式之一。永磁直驱式同步发电机(direct drive permanent magnet synchronous generator,D-PMSG)的风机转轴和电机转子直接相连,省去了中间齿轮箱,相较于双馈风力发电机可以节约一定的运行和维修成本。早期D-PMSG风电系统并网变换器的整流环节大多采用结构简单的二极管整流电路,仅具备一般的放电和启停控制功能,无法实施最大功率追踪(maximum power point tracking,MPPT)控制,导致风能转化率较低。随着电力电子技术发展,D-PMSG并网变换器逐渐采用全控型整流器件,从而为实现MPPT控制提供了条件。为了提高D-PMSG的风能利用率,开展其MPPT控制技术研究具有重要意义。本文针对风电系统的输出功率难以稳定、快速地达到最大功率点(maximum powerpoint,MPP)的问题,研究 D-PMSG 的 MPPT控制方法。主要研究内容如下:首先,介绍了风力发电的技术背景和MPPT技术的国内外研究现状。论述了风力发电的理论基础,同时通过工作原理的分析给出了D-PMSG的数学模型。对常见的D-PMSG风电系统的拓扑结构进行了研究,详细分析了各种斩波电路的原理及特点,选择三相不可控二极管整流桥加上BOOST升压电路作为并网变换器的整流环节,为下文研究MPPT控制方法和开展仿真研究奠定了基础。其次,对风力发电系统MPPT的主要方法进行研究。在分析MPPT控制的基本原理及调节方式的基础上,重点对比分析了最佳叶尖速比法、爬山搜索算法、功率反馈法等三种MPPT方法。其中爬山搜索算法的主要优点为MPPT的实现效果不会因自然风速的突变和D-PMSG的参数而变化,但是传统的爬山搜索算法法无法同时兼顾MPPT控制过程的稳态性和动态性。然后,为了提高传统爬山搜索算法的MPPT跟踪速度和稳定性,采用了一种基于最优梯度的梯度式变步长爬山法。根据D-PMSG的输出功率和BOOST电路占空比的关系推导了该拓扑结构实现MPPT的原理。在理论分析的基础上开展了仿真分析。结果表明,相较于传统的爬山搜索算法,本文采用的梯度式变步长爬山法在跟踪速度和稳定性方面具有显著的优越性。最后,针对D-PMSG风电系统的MPP在基于梯度式变步长爬山法的MPPT控制下仍存在一定波动的缺点,采用了模糊控制的方法来实现D-PMSG的MPPT。在风电系统MPPT的基本原理及模糊控制理论基础上设计出一种适用于D-PMSG的模糊控制器。模糊控制器以升压电路的本周期与上个周期占空比的差值、输出功率的差值作为输入,下个周期的升压电路占空比作为输出。并根据所需预期控制效果推理模糊控制规则。在搭建的D-PMSG风电系统MPPT控制仿真平台上开展了仿真实验研究,并将采用模糊控制和梯度式变步长爬山搜索算法的MPPT控制结果进行对比,发现模糊控制在MPPT时具有更好的稳定性和跟踪速度。