随着社会的发展，能源成为推动经济增长的引擎，能源危机和环境污染迫使人类开发和利用新能源。近年来，风能作为一种清洁、无污染的可再生能源，得到了较好的利用，风力发电技术在新世纪得到了充足的发展，特别是大、中型风力发电技术的推广和普及。由于受到经济和地域限制，小型风力发电技术发展缓慢，但随着人们对能源需求的扩大，小型分布式风力发电和微电网的应用越来越显得必不可少。在微电网中，直流微电网和交流微电网相比，直流微电网与负载相连更加简单方便，省去了许多变流装置，能源利用效率更高，因此直流微电网发展前景广阔。文中以小型风力发电机为基础，改进并设计5kW的小型风力发电机，建立小型风力发电机模型，对相关结构进行优化设计，提出优化后的主轴加工工艺过程，并对小型风力发电系统接入直流微电网进行分析研究。本课题的主要研究内容分为以下几部分：(1)根据风力发电机的工作原理和发电特性，设计5kW的小型风力机，确定风力发电机的各项特性参数，建立了风力机模型，分析现有小型风力发电机的缺点，提出对现有风力发电机的改进办法，在桨叶轴上增加重力配重片，利用离心力来实现被动变桨，提高风力机的效率和安全性。(2)运用ANSYS Workbench软件平台对改进型的小型风力发电机的各项机械特性进行分析研究，分析风力发电机整机和关键部件，获得整机在不同载荷下的应力、应变及固有频率，验证风力机模型设计的合理性，对现有模型进行优化设计，减轻传动系统冗余的质量，降低了风力机制造成本，提高经济效益，并制定传动系统关键部件的加工工艺，在MasterCAM软件中对风力发电机主轴进行加工模拟仿真，生产风力发电机主轴的NC加工代码。(3)运用PISM软件，对风力发电系统和直流微电网进行建模，建立了直流微电网结构模型，其结构包括风力机模型、发电机模型、储能装置，并对模型进行仿真验证。(4)采用扰动观察法对直流微电网中的风力发电系统进行了最大输出功率点跟踪控制，并通过仿真验证了扰动观察法能够正确性。(5)在给定风速下对负载输出功率进行仿真，运用负载控制来调节直流微电网中的风力发电机对微电网进行过载保护，并通过对负载控制，来确保直流微电网能够正常、安全地运行；同时，该方法可以进一步提高能源利用效率。(6)最后，总结了全文，指出了工作的不足之处和有待进一步研究的方向。