在追逐绿色电力的热潮中,人们不断寻求新的绿色能源,在对陆地以及海上风力发电进行了研究开发后,近年来人们又将目光投向高空,提出了高空风力发电的概念,即用高空风能捕获装置驱动发电机进行发电。本文主要研究直驱式永磁电机在高空风力发电中的应用。首先,对直驱式永磁风力发电机组进行了详细分析,根据机组各个部分的动态特性,建立其数学模型;对机组的控制系统进行分析,建立控制系统模型,并进行了仿真研究,仿真结果验证了数学模型的正确性和控制策略的有效性。然后,对风力发电机组最大功率追踪算法进行研究。对比现有的最大功率追踪方法,选择了爬山搜索法进行研究分析;针对传统爬山搜索法所固有的缺陷,对其进行了改进;搭建仿真模型对改进的变步长爬山搜索法和三点比较法进行了仿真研究,仿真结果表明,改进后的爬山算法提高了系统的稳定性,更加适用于高空风力发电系统的控制。最后,研究分析了高空风力发电在实际应用中的偏航、解缆问题,采用了基于应力偏差检测的风向检测方法,并进行理论分析;结合现有的高空风力发电经验,与塔筒式风力发电相比较,运用容量因数分析了高空风力发电在实际运行时的经济性;从技术、经济和所面临的困难等方面对高空风力发电的应用前景进行了展望。