目前,政府对风电行业的投资力度已日益增大。针对风电场大规模建设已导致气候变化的问题,发展中小型独立风电机组可能是未来可再生能源的选择之一。论文在分析现有中小型独立风力发电机组的结构和控制方法的基础上,针对其存在的风机转速控制不合理、运行可靠性低等问题,研究了桨距角可变的独立风力发电机组的结构及其控制策略,完成了中小型独立风力发电系统模型的建立,及其变桨距控制算法的仿真和实验验证,主要工作包括以下几项。该论文对中小型独立风力发电系统的组成结构进行了分析,包括风轮、传动系统、发电机系统、电力电子变换装置、变桨距系统、储能系统等;针对不同风况下该风机的运行特点,提出了发电机转速控制目标;研究了实现最大功率追踪控制的方法、变桨距执行机构的选型及其控制方法。论文对独立风电系统各组成部分的机械传动和信号传递关系进行了分析;建立了风速模型、空气动力学模型、传动系统模型、永磁同步发电机模型、电力变换装置模型以及变桨距机构模型。对额定转速以下的最大功率追踪控制进行了仿真分析。论文对独立风电系统的变桨距控制算法进行了深入研究,建立了基于PID和基于模糊PID的变桨距控制算法,并对其进行了仿真实验。实验结果表明,两种控制算法均能将发电机转速稳定控制在额定转速附近,其中,模糊PID变桨距控制算法的超调量和调整时间均优于PID变桨距控制算法。该论文完成了桨距角可变的独立风力发电机组控制系统的设计,具体包括:转速、电压、电流传感器、整流升压控制模块以及变桨距执行机构的选型;基于ARM芯片STM32的主控电路板原理图和PCB设计,桨距角控制程序、数据采集系统的软件编写;搭建了独立风电系统实验平台,通过车载实验对风机的变桨距控制系统的软硬件进行了综合测试。得到了样机的转速和功率特性曲线;通过对样机叶片桨距角的调节,能够将其发电机转速和功率控制在额定范围内,其动态特性满足中小型独立风电机组的控制要求。论文成果可用于实现中小型独立风电机组的风轮转速和发电机功率的实时控制,并有效提高风能利用率,确保系统运行稳定、可靠。