风力发电技术是近年来发展最快的可再生能源发电技术,如何在实验室条件下合理有效的开展对风力发电技术的研究,已经成为各国学者研究的重点。本文在分析了国内外风力发电模拟系统的基础上,采用一套带双齿轮箱结构的鼠笼式异步风力发电模拟实验平台作为研究对象。本文在考虑风能间歇性和随机性的基础上,提出采用基本风、阵风、渐变风和随机风这四种模型来模拟真实秒级变化的风速情况,建立了符合实际风场的风速模型。传统的风力机模拟系统只能对同等功率大小的风力机特性进行模拟,在实验室条件下很难用小功率风力机模拟器来模拟兆瓦级风力机特性,针对已有风力机模拟器的局限性本文提出了一种新的利用异步电动机拖动减速箱的方法来模拟兆瓦级风力机低转速运行特性,并对转矩特性进行等功率缩比。针对风速变化及转速变化两种情况,在MATLAB仿真环境中进行了验证,结果表明了该方法的可行性。同时,本文对最大风能捕获原理进行了分析说明,对比了当前几种常用的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking MPPT)算法,详细分析了各个算法的优缺点。重点研究了变步长爬山搜索法及三点比较法,并针对不同风况进行了仿真验证。本文在原理及仿真分析的基础上,在实验室中搭建了一套22kW的鼠笼式异步风力发电实验平台。利用VC++编写了系统的主控制程序,开发的人机界面可以对整套系统的运行进行实时控制,并能实现对转矩、转速、功率、电流、电压等信号的在线监测与分析。论文最后通过风力机特性模拟实验及最大功率点跟踪实验,验证了本风力发电实验平台的有效性和实用性。