近年来风电事业得到了迅猛发展,但风能的波动性和随机性会影响电压的稳定性,甚至在严重的情况时会导致母线电压的崩溃。新的电网运行规则要求风电机组要具有低电压穿越能力,而直驱式永磁同步风力发电机相比双馈式风力发电机而言,具有更高的低电压穿越能力。因此,本文以直驱永磁同步风力发电机为研究对象,分析了其在低电压穿越过程中的问题和控制策略,并对基于超级电容储能技术的控制策略在各种电网故障情况下的低电压穿越情况进行了深入研究。主要内容概括如下:(1)介绍了直驱永磁同步风电系统的工作原理和数学模型,通过仿真实验分析了基于控制算法的桨距角和基于辅助硬件技术的加装卸荷电阻控制策略在电网电压深度跌落时的不足,针对这些问题对直流侧基于超级电容储能技术进行分析研究改进。(2)提出了一种基于超级电容的功率平衡控制策略。针对直流侧基于超级电容储能系统在故障恢复时直流侧电压和电网电压都会出现剧烈波动的问题,该策略将直流侧改为功率外环电流内环的方法以实现功率平滑,同时网侧基于直流侧电压的反馈用于增加网侧有功输出,从而加快直流侧两侧功率的平衡。通过仿真实验表明,运用所提出的改进控制策略能消除直流侧电压和电网电压的剧烈波动,从而实现电网电压更好的快速平稳恢复,以提高风电系统的低电压穿越能力。(3)改进了不对称故障下直驱永磁同步风机的控制策略,通过对电网电压在不对称故障下产生的2倍工频分量机理进行分析,设计了一种基于超级电容的PMSG在不对称故障下的新型改进控制策略。在网侧采用双二阶广义积分器锁相环替代传统方法中的单相锁相环,实现不对称故障时正负序基波分量的精确测量。仿真表明,该控制策略能有效抑制系统在不对称故障时的网侧有功和直流侧电压2倍频波动,提高系统在不对称故障下的低电压穿越能力,证明了所提出改进控制策略的有效性。