本文主要研究离网型风力发电系统的优化控制策略。根据离网型风力机系统的特点,确定了该系统的主要组成。系统包括小型风力机、传动系统、永磁同步发电机(PMSG)、整流器、Buck变换器、蓄电池、逆变器和交流负载。在常规的离网型风力机系统组成的基础上,本论文研究的系统增加了Buck直流变换器,提高了系统的运行效率和控制的灵活性。该系统采用并行负载结构。发电机同时给蓄电池和交流负载供电,或者发电机和蓄电池同时给交流负载供电。本文在对系统各个部分特性分析的基础上的,对系统进行了合理等效,建立了等效模型。在建立的模型基础上,研究了当风速在额定风速以下时,如何设计控制器使得风力机运行在最大功率点附近,也就是说将叶尖速比控制在最佳值。为了实现这一目标,通过控制Buck变换器占空比,以此改变发电机等效负载,使得发电机跟踪最佳转速,实现最大功率跟踪。根据离网型风力发电系统具有光滑非线性特征的特点,本文通过严格的状态变换和反馈,将非线性的离网型风力发电系统线性化,并基于反馈线性化技术的设计了控制器,建立了系统Matlab/Simulink仿真模型,并给出仿真结果;根据离网型风力发电系统具有不确定性的特点,在不同的风速下,将非线性离网型风力发电系统转换为一系列反映系统不确定性的传递函数,在此基础上设计了基于定量反馈理论的鲁棒控制器,建立了系统Matlab/Simulink仿真模型,并给出仿真结果;仿真结果表明,在风速大范围变化的情况下,上述两种控制方法使系统能有效实现额定风速以下的最大风能捕获。对实现离网型风力发电系统的优化运行及可靠运行具有重要意义。最后,本文专门研究了离网型风力发电系统中的一个重要组成部分—蓄电池。在Shepherd模型基础上,构造了蓄电池动态仿真模型,使分析研究蓄电池复杂电化学现象成为了可能。仿真结果表明,模型仿真放电曲线和制造商放电曲线基本一致,可以正确表示蓄电池充放电行为。在此模型基础上,可以以一定精度实现蓄电池充放电控制。最后,本文建立了一个离网型风力发电系统,将蓄电池应用到了该系统中。仿真结果说明,所建蓄电池模型符合理论分析,可以模拟离网型风力发电系统的动态行为,为离网型风力发电系统的后续研究打下了基础。