针对日益严重的水资源问题以及大负载下的最大功率捕获问题提出了风力海水淡化系统,风力海水淡化系统包括风能捕获模块、驱动模块跟海水淡化模块。垂直轴风力发电机被固定在塔架之上,迎风后气动悬浮高效捕获风能,与旋转体机械耦合的高压水泵,经行星齿轮升速后提升预处理海水泵入高压水罐,恒压控制后预处理海水送入海水淡化膜组。本文主要从风力海水淡化系统方案设计、模型构建、性能分析、控制策略和仿真实验方面进行研究。结合日照市海况进行了实地检测,根据4～11m/s的波动风速设计了15k W风力海水淡化系统。基于风速周期内势能与动能变化以及风力发电机输出功率,优化设计了风能捕获装置;为实现淡化所需压力的稳定,将高压水罐引入海水淡化驱动装置;由驱动模式与淡化水质的要求,完成海水淡化反渗透装置设计;根据系统输出与输入的电压要求,完成捕获调控电路设计。构建风力海水淡化系统各部分动态模型,基于动态模型完成对风力海水淡化系统性能与控制策略的研究。针对风力捕获功率非线性以及风速波动问题,将三步非线性控制策略引入到风能的最大功率捕获,即采用稳态控制、参考前馈控制以及误差反馈控制进行控制器设计,该方法有效提高动态响应速度,为验证该策略的有效性,分别设计了自适应补偿控制以及状态反馈控制,通过实验仿真验证其控制效果。针对反渗透膜组所需恒定工况的工作特性,将三步法控制策略分别引入到恒压高效工况控制以及恒压全功率工况控制。通过调控送水流量实现高压水罐恒压控制,确保反渗透驱动压力维持在系统高效工作点;调控苦咸水侧阀门开度,控制反渗透系统内部及时释压或增压,维持系统全功率工况。搭建以15kW为设计功率的风力海水淡化仿真平台,进行基于模型的风能高效捕获控制策略对比实验、海水淡化工况控制实验、风能高效捕获对海水淡化驱动影响实验、海水淡化水质分析实验以及海水淡化功耗实验。通过仿真验证,证实采用三步法控制策略设计控制器其效果最优,高效捕获风能时动态响应速度仅为3.5s且无超调,反渗透恒压高效率工况在4.5MPa的驱动压力下系统能耗仅为4k Wh,全功率工况时系统压力稳定在6.5MPa,在水质要求达到标准的前提下将成本有效降低。