随着世界能源与污染问题日益严重,风能作为绿色能源之一受到了空前的关注。由于风能具有随机性和不确定性,导致风能的利用率不是很理想。与水平轴风力机相比,垂直轴风力机调试方便,机构简单,而且不需要偏航系统。因此,垂直轴风力机逐渐成为小型风力发电机的首选,研究垂直轴风力机具有广泛的实际意义和良好的应用前景。首先,本文介绍了风力机的种类以及国内外的发展状况,然后介绍了垂直轴风力发电系统的组成,以及风力机捕捉风能的过程。为了以最大能力捕捉风能,本文对最大功率跟踪( MPPT )方法进行了阐述,应用Matlab/Simulink仿真软件,对风力机、永磁同步电机及电池分别建模,编写S-函数作为MPPT控制器,对整个系统进行了仿真实验,仿真结果验证了该方法的可行性。在硬件设计中,为减小电压电流采样的干扰,对采样进行滤波,为防止MOSFET发热损毁的情况,使用了MOSFET并联的方式。在软件中,编写了过转速保护与过功率保护程序,防止输出异常,通过PI调节输出电流,以保证输出电流稳定,减少了硬件损坏的可能性。最后,论文应用了功率因数校正技术。发电机输出三相电压经整流后对负载供电,导致功率因数较差,同样的功率导致发电机的容量比较大并且利用率低。因此,有必要对发电机输出三相电压进行功率因数校正,校正后的输出三相功率因数有较大改善,对减小电机容量,降低系统成本有着显著的效果。