随着能源问题和环境问题的日趋突出，对清洁、可再生的新能源技术的开发利用得到了世界范围内的关注。风力发电作为目前最有商业开发潜力的新能源技术，在21世纪以来，更是得到了迅速发展。永磁同步风力发电机系统由于其结构简单、控制灵活、故障穿越能力强等特点在风力发电场中得到了广泛应用，对于永磁同步风力发电系统的研究成为了电力电子领域的研究热点之一。因此，本文针对永磁同步风力发电机控制技术展开了分析研究。给出了永磁同步风力发电机背靠背PWM变换器的基本拓扑、工作原理以及永磁同步发电机的数学模型，在分析比较了永磁同步发电机常用矢量控制策略的基础上，采用了基于零d轴电流控制的永磁同步发电机矢量控制策略。介绍了风力机的数学模型，分析了风能利用率的影响因数，针对各个最大功率跟踪策略的特点，选取最佳转矩控制作为本文的最大功率跟踪策略，并分析了最佳转矩控制功率跟踪的原理。建立了并网滤波器的数学模型，采用了基于电网电压定向的矢量控制作为了网侧PWM逆变器的控制策略。介绍了永磁同步风力发电机系统主电路关键参数的设计标准。在MATLAB/Simulink中建立了一个兆瓦级的永磁同步风力发电机系统的仿真模型，在恒定风速和变风速下进行了系统仿真，仿真结果验证了所设计风力发电系统能够实现发电机的零d轴电流控制、最大功率跟踪等设计指标。搭建了基于感应电机和永磁同步发电机对拖系统的风力发电实验平台，并在该平台上进行了永磁同步发电机的矢量控制实验，以及将机侧变换器和网侧变换器级联的系统实验，实验结果进一步验证了所设计系统的正确性。为了平滑风速变化引起的发电机有功功率波动，提出了一种带低通滤波器的改进最佳转矩控制来平滑发电机有功功率波动。采用小信号扰动分析法建立了系统机械状态传递函数，分析了低通滤波器对发电机功率波动的影响，在此基础上给出了低通滤波器的幅频特性和设计方法。仿真结果表明所提控制策略能够起到增强系统的对功率波动的平滑能力。