随着社会经济的快速发展,环境污染与能源短缺问题日渐凸显,风能作为一种清洁、安全的新能源,受到各国政府和投资机构的重视。风力发电在世界范围内的应用越来越广泛,电网对风电场并网运行的稳定性要求也越来越高。低电压穿越(LVRT)是风电并网中一项很重要的技术,它要求电网电压故障跌落时,风力发电机不仅要保持并网,而且还要向电网提供一定量的无功功率,维持系统功率平衡,支持电网电压恢复。本文在当前国内外风电系统并网运行及电网故障时低电压穿越技术的研究基础上,首先对风电系统各部分结构的原理进行分析,系统地建立了风力机、直驱式永磁发电机、双PWM变流器的数学方程。然后,分别研究了风力机变桨距控制策略,电机侧变流器控制策略以及电网侧变流器控制策略;通过相应的控制策略建立各部分控制系统以保证风电系统并网运行时系统电能的稳定。其次,以风电系统并网运行为出发点,建立基于RTDS实时数字模拟平台的风电系统以及电网输电线系统,搭建一套完整的风力发电并网系统模型。通过仿真实验,分析系统主要节点电能参数特征,对比风力发电机的运行特点和模型所设置的仿真参数,验证模型的准确性和可行性。最后,通过对电网电压跌落引起系统电压、电流变化以及功率不平衡等电能变化过程的分析,研究基于静止同步补偿器(STATCOM)的电网侧变流器控制以及当电网电压深度跌落时在直流母线增加Crowbar保护电路的混合控制策略。通过RTDS实时数字模拟平台进行建模分析,验证了电网电压跌落故障下电网侧变流器STATCOM控制策略外加直流母线保护电路的风电系统低电压穿越的方案准确性和可行性。