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随着能源的日益紧缺及环境的持续恶化，如何更好地解决能源和环境这两大问题成为目前国内外研究的一个热点。近年来，世界各国开始大力开展新能源的研究、开发和利用，其中风能的有效开发和利用对于缓解上述两大问题有很重要的意义。 本文针对于如何提高风力发电系统风能利用率的问题进行了研究。 首先对风力机特性进行了研究，建立了风力机模型，研究了最佳叶尖速比和风能利用系数的关系；分析了目前最大风能跟踪主要方法的优缺点，在此基础上对基于最佳叶尖速比法最大风能跟踪的方法进行了研究；针对风速难以准确测量的问题，提出了一种基于BP神经网络估计风速的最佳叶尖速比最大风能跟踪的方法；研究了基于滑模变结构控制方法永磁同步风力发电机转速控制；建立了永磁同步风力发电系统最大风能跟踪仿真模型，仿真结果表明提出的方法是可行和有效的。 在分析风力发电机偏航控制基本方法的基础上，研究了变步长爬山搜索法风力发电机偏航控制策略；分析了爬山搜索法风力发电机偏航控制在风速和风向变化时可能存在误动作等问题，针对此问题，提出了一种基于风力机载荷检测的风力机偏航控制方法；建立了偏航控制仿真模型，并对两种偏航控制方法进行了仿真比较，结果表明基于风力机载荷检测的风力机偏航控制方法能够克服风速和风向变化时爬山搜索法风力发电机偏航控制可能存在的问题。