风能作为一种无污染、可持续发展的能源越来越受到人类的重视。风力发电作为一种风能的主要利用形式正以前所未有的速度发展，风力发电代替传统能源发电的比例正逐步上升，并在电力系统中越来越受到欢迎和重视。首先，本文阐述了国内外能源现状，论述了研究风电的必要性，介绍了风电研究现状；给出了离网小型风力发电系统的系统结构，包含了定桨距风力机、永磁同步直驱发电机、三相不可控二极管整流电路、Boost变换器、最大功率跟踪控制器等；介绍了风电系统的运行特性和功率调节的原理；分析研究了不同的最大功率跟踪控制算法的原理，对叶尖速比控制、功率信号反馈控制和扰动观察法等控制算法进行了分析比较；为了克服传统的扰动观察法的缺点，提出了一种新的变步长扰动观察法。其次，基于MATLAB/Simulink建立了离网小型风电系统仿真模型，对风电系统的特性进行了仿真，并且对固定步长扰动法和变步长扰动法进行了仿真，仿真结果表明，扰动观察法可以有效跟踪最大功率，与固定步长法相比，变步长扰动法提高了最大功率跟踪的准确性和快速性。最后，搭建了小型风力发电系统，对小型风电系统的外特性进行了测试；设计和实现了Boost电路和功率控制器，对离网小型风力发电进行了最大功率跟踪控制实验，实验结果证明扰动观察法可以有效跟踪最大功率。