针对大功率永磁风力发电系统存在制造、运输、安装以及可靠性等方面的问题,本文提出了一种新型集成式永磁风力发电系统,研究了集成式永磁风力发电机的结构和性能,并且以该类发电机为研究主体设计了控制器,进而在联合仿真平台下搭建了风电系统的仿真模型,并对所提的理论和方法进行了验证。首先,鉴于大功率永磁发电机存在定子整体运输、安装困难和可靠性等问题,本文提出了一种特殊结构的集成式永磁风力发电机,对发电机的定子、转子以及绕组分别展开研究,分析了形成多模块发电机的拆分重组规则,总结出了集成式永磁风力发电机结构一体化设计方法,设计了集成式永磁风力发电机在Ansys Maxwell软件下的2D仿真模型,推导了集成式永磁风力发电机的数学模型。其次,由于集成式永磁风力发电机定子结构的特殊性,无法使用安装光电编码器的方法来估算转速,本文提出了一种零序载波电压无速度传感器估算方法,推导了零序载波电压在不同坐标系下的数学表达式,分析了零序载波电压信号的调制和滤波过程,并给出了零序载波电压估算器总体设计流程,总结了此种转速估算方法的优势。然后,针对各模块发电机因定子绕组设计误差、参数变化和负荷扰动带来的转速不同步问题,本文提出了一种多模块发电机分布式协调控制方法。从直线发电机角度推导出了多模块发电机的推力合成方程,进一步给出了各模块发电机推力合成条件。根据系统同步控制要求,定义了多模块发电机同步运行目标函数,以此为基础,建立了相邻模块发电机耦合误差函数。应用H∞自适应控制理论设计了集成式永磁发电机分布式协调控制器,并分析了控制器的性能。最后,在 Ansys Maxwell、Ansys Simplorer 与 Matlab/Simulink 三个软件形成的混合仿真平台中,分别搭建了集成式永磁风力发电机本体、系统主电路以及系统控制器的仿真模型,设定了联合仿真接口。基于仿真模型,对提出的零序载波电压估算方法与分布式协调控制策略分别进行了仿真验证,仿真结果验证了所提方法的正确性与可行性。