风能利用技术的快速发展已使风能成为目前最重要的一种可再生资源。现有的风能转化系统大部分将风能通过风力机装置转化为机械能,然后通过电机转化为电能,通常风力机按风轮旋转轴在空间的方向,分为水平轴风力机(Horizontal Axis Wind Turbine简称为HAWT)和立轴风力机(Vertical Axis Wind Turbine简称为VAWT)两大类,达里厄型(Darrieus)风力机为立轴风力机的典型机型。立轴风力机由于其结构和气动性能的独特优势,越来越被人们重视。变速风力机可以在很大的风速范围内工作,而且能最大限度的捕获风能,提高风力发电机的效率,而成为当前该领域的研究热点。本文以大型变速立轴风力机为研究对象,风力机为典型的达里厄型风力机,直接驱动永磁同步电机发电。通过建立风力机气动性能评估模型、传动系统模型、电机以及控制系统的模型,并在MATLAB/SIMULINK进行仿真模拟,得到风力机在各种工况下的运行情况,并实现了最大风能追踪的算法。变速风力发电机提高了风能利用率,但增加了控制系统的难度,本文对最大风能追踪策略的理论进行分析研究。分析了达里厄型风力机的气动性能评估模型,该模型是基于叶素动量理论的双多流管模型,考虑了达里厄型风力机旋转时叶片对风轮下盘面流动干涉的特性,以及翼型动态失速、气动阻力的影响,对1MW达里厄型风力机进行计算分析,得到了该风力机的气动性能,如风力机在各风速下的气动转矩与转速的关系,以及在各风速下的气动功率与转速的关系,为仿真模拟提供基础。根据仿真的需要分别建立了风力机传动系统模型、永磁同步电机模型、最大功率跟踪算法等模型。永磁同步发电机在同步旋转轴下建立,并对同步电机的解耦控制做了分析,最大功率跟踪算法采用尖速比控制方法。最后在MATLAB/SIMULINK中且搭建了整个系统的仿真模型,对1MW达里厄型风力机低风速气动、高风速刹车、额定风速下变风速运行等工况进行了仿真模拟。通过模拟得到风力机在各种工况下的运行情况,实现了最大风能追踪的算法,采用尖速比的控制方法追踪最大风能的效果显著,为进一步立轴风力发电机控制系统的设计提供依据。