近年来,在国家政策和能源危机的激励下,大功率风力发电技术发展的越来越快。其中,大功率永磁直驱风力发电系统因无齿轮箱、可靠性高、电网适应能力强等优点而成为主流机型。然而,大功率永磁直驱风力发电系统机侧变流器的控制技术,即永磁同步发电机的驱动控制技术,还存在诸多的问题,如无速度传感器控制、高性能转矩控制、低开关频率模型预测控制和点动与电动控制等。针对这些问题,本文开展了一系列的研究,并取得了一些创新性成果。首先,本文系统总结了永磁同步发电机的数学模型,并得到了一种基于有效反电动势的简化模型。基于该模型本文系统研究了永磁同步发电机的中高速无速度传感器控制技术,并提出了一种可提高转子位置角估计精度的全阶滑模观测器和全阶状态滑模观测器法,并与传统的二阶滑模观测器法进行了详细的对比研究。其次,针对永磁同步发电机的高性能转矩控制问题,本文提出了一种基于全阶滑模观测器的永磁同步发电机转矩闭环控制方法。该方法采用全阶滑模观测器实现定子磁链和转矩观测,不仅克服了发电机电感等参数非线性变化的影响,而且可以在无速度传感器控制模式下实现高精度的转矩观测,从而大大提高了转矩控制性能。第三,考虑到随着大功率风力发电系统开关频率的不断降低,基于矢量控制的永磁同步发电机的转矩控制性能不断恶化,本文提出了一种改进的永磁同步发电机模型预测直接转矩控制算法,以实现低开关频率下的高性能转矩控制。首先,该方法通过在静止坐标系上进行转矩预测控制,有效简化了转矩预测算法并提高了转矩预测精度。其次,该方法通过借助虚拟转矩的概念消除了权重因子的影响,从而进一步简化了系统设计过程,提高了转矩控制性能。第四,考虑到在大功率风力发电系统中,较大的共模电压会引起较大的发电机轴电流,进而会损坏发电机轴承并降低发电机的使用寿命等问题,本文提出了一种可降低开关频率的永磁同步发电机模型预测共模电压抑制方法。与现有的模型预测共模电压抑制方法相比,该方法实现简单、开关频率低,因此更适用于大功率风力发电系统。第五,针对永磁直驱风力发电系统在停机检修时需要发电机进行电动运行的问题,本文提出了一种永磁同步发电机低速无速度传感器点动与电动控制策略。该策略结合了永磁同步发电机的初始位置辨识算法、恒流变频启动控制方法和中高速的无速度传感器控制算法,实现了大功率风力发电机的宽速度范围无速度传感器控制,满足了风力发电系统停机检修需要拖动发电机的要求。最后,本文通过不同功率等级的实验研究和工程实践验证了所提控制策略的有效性。