风电事业在全球范围内方兴未艾,目前国际上的研究热点主要是大型并网风力发电系统。与大型并网风电系统相比,独立运行小型风电系统更加适合应用于分布式发电等场合,研究可靠性更高、价格更廉的小型风力发电系统,对于增强市场竞争能力、加速风力发电的普及和应用,具有重要意义。笼型异步电机结构简单、耐用、成本低、体积小、控制灵活、便于维护,在发生短路故障时可以灭磁保护,容易满足风电系统高可靠、免维护的性能要求。异步电机作为一种成熟的电机,与新兴的电力电子装置共同构成的高性能发电系统,在电机本体结构设计、电路拓扑、控制策略方面值得深入研究。但国内外关于风力异步发电机设计的文献还十分匮乏,一般均参照电动机程序设计,按电动机程序设计的异步发电机的运行工作点不佳;在传统控制策略之下,异步发电机存在低风速段能量转换效率低的不足。本课题对风力异步发电机的设计方法和控制策略做了针对性的研究。结合分布式发电系统对发电机的特殊要求,在比较电动和发电两种工作状态异同点的基础上,提出了专门的低压小功率风力直驱笼型异步发电机电磁设计方法;为提升异步发电机在低风速段的能量转换效率,研究了一种效率优化控制方法:首先建立了考虑铁损耗的异步发电机的数学模型,在此基础上完成了风力异步发电系统的仿真建模;研究总结了国内外关于异步电动机效率最优控制的成果,在最大风能追踪控制的基础上,提出了风力异步发电机的效率最优控制策略。在以Freescale的DSP56F8037为核心的控制平台上做了深入的实验研究,文中对整个系统架构以及软硬件的实现都做了详细的介绍。最终的实验结果表明,本文提出的基于转差调节的风力异步发电机最优磁通控制策略,可以明显提高电机的能量转换效率,特别是提高在中、低风速段的能量转换效率。