随着世界经济的快速发展,能源危机的日益加剧以及环境的恶化加速人类对新能源的探求。风能作为一种清洁、无污染、可再生的能源,受到世界各国的广泛关注,风力发电已成为世界新能源的主要形式之一。研究风力发电技术,现场试验是最理想的方法。由于风场环境的不可控性,大量的风电场现场试验受自然条件的限制,难以达到预期效果。为提高风力发电技术的研发水平,有必要研究一种能在实验室环境下模拟风力机特性的技术,简化试验过程,缩短研究周期。风力机模拟系统,能够不受环境影响,制定不同风速模型,模拟不同风力机的特性,为微电网实验室的建立奠定基础。论文详细地研究基于直流电动机和异步电动机的风力机模拟系统,搭建了相应的数学模型,对恒定风速和变化风速两种情况,建立了计及风力机剪切、塔影效应的动态模拟方案,使风力机模拟系统的输出特性和实际风力机特性更为接近。具体研究内容如下：(1)首先对风力发电技术作了概述,分析国内外风力发电现状,对比多种风力机模拟系统的模型,在此基础上对风力机模拟技术展开研究。(2)研究基本风、渐变风、阵风和随机风的数学模型,学习风能转换原理,建立风力机的空气动力学模型,采用Simulink得到风能利用系数和叶尖速比、桨距角的仿真关系曲线,为运用叶尖速比法控制风力机捕获最大风能奠定基础。此外,对风力机模拟方法进行了分析。(3)建立直流电动机模型,将直流电动机特性与风力机特性曲线对比,得出其转矩(或功率)特性与风力机类似的结论,作为选取直流电动机进行风力机特性模拟的依据。从稳态和动态特性两方面,建立了计及剪切效应和塔影效应的等效转矩模型。采用梯度下降的自适应PI控制法,使风力机模拟系统与实际风力机的输出特性更为接近。通过仿真分析,结果表明：稳态风力机模拟系统的输出特性与理论风力机输出特性比较接近；动态风力机模拟系统的输出特性有一定的脉动,能真实地反映实际风力机的输出特性。(4)学习异步电动机的变频调速原理,建立三相静止坐标和两相旋转坐标下异步电动机的数学模型,通过比较异步电动机特性与风力机输出特性的相似性,并采用矢量控制技术将异步电动机等效为直流电动机,使模拟系统能真实地模拟实际风力机的输出特性。(5)以异步电动机作为原动机建立风力机模拟系统,在恒定风速、变风速和计及剪切效应和塔影效应引起转矩脉动的情况下进行仿真分析。仿真结果表明：在风速突变时,异步电动机模拟风力机的特性满足风力机的要求；受到剪切、塔影效应的影响,模拟系统的输出转矩有较明显的脉动；桨距角的改变对风能利用系数cp值和风力机输出转矩有一定影响。无论是定风速还是变风速,异步电动机都能很好地模拟风力机的输出特性,模拟效果良好。