能源是现代经济社会发展的基础,能源危机不断制约着经济社会的持续发展和人民生活水平的提高,能源安全关系着国家安全和经济安全,同时传统能源的过度消耗造成了全球生态环境的恶化问题。世界各国,特别是我国,都在大力发展可再生能源的研究和开发,加快风力发电项目的建设,积极推广小型风力发电系统的普及,促进经济和社会的可持续发展。本文首先介绍了小型风力发电系统的研究现状和发展趋势,针对国内外小型风力发电设备的技术特点和研究热点,找到系统结构和控制算法的不足之处,提出了本文所研究的小型风力发电系统设计方案,并从系统结构设计、控制算法研究、系统仿真研究和系统硬件电路设计等方面进行了阐述。本文对小型风力发电系统功率控制器的控制算法进行了深入研究。在对比研究多种最大功率追踪算法的控制策略和可实行方案的基础上,对实际多风速情况运用混合最大功率追踪算法,并对其在最大功率值点和全风速曲线上的动态特性进行了深入研究;同时结合系统拓扑结构,研究了此种算法对系统的闭环控制作用过程。通过对比研究逆变电路的多种控制方法,采用特定消谐技术控制系统逆变环节,并与混合最大功率追踪算法组成联合控制,共同构成本文所研究功率控制器的控制算法单元,使得本文所研究系统能够最大限度的利用风能,提高系统内部的功率转换效率,降低系统输出波形的总谐波失真和各次谐波含量,从而证明了此功率控制器的理论研究和实际应用的双重价值。本文对小型风力发电系统的主要结构进行了数学建模,重新设计了逆变电路的结构,并对电路的容错特性和工作原理进行了研究分析,对系统运行状态进行了仿真模拟研究。通过对系统组成电路的参数计算,选择合适的元器件,设计了系统的主电路、控制电路、稳压和保护电路等系统硬件电路,使得系统结构和功能更加完整。本文所设计功率控制器具有结构紧凑、体积重量小、风能利用率高、电能转换效率高、发电质量好等特点,并且功能完善,适用性强,具有很高的研究价值和实用价值。