风能作为清洁能源越来越受欢迎,风电在电网中扮演的角色也越来越重要。其中永磁直驱风力发电机组依靠能量转换效率高、运行更加可靠、维修成本更低等优点,成为目前新兴的风力发电技术。由于不对称短路故障占各类故障的比例最高,所以不对称短路故障下风电机组的控制策略成为目前的研究热点。本文围绕永磁直驱风力发电机组,研究其运行特性,并针对其在电网侧发生不对称短路故障时机组发生的问题,研究相应的故障穿越与方案。首先,建立了永磁直驱风力发电机的数学模型。分析了最大功率追踪技术和变桨距角控制策略,并在功率反馈法的基础上设计了不同运行方式下最大功率追踪策略。根据不同风速范围下的风电机组运行状态改变最优转速参考值,以发电机输出功率大小作为运行状态的切换条件,对最大功率追踪策略进行优化。仿真验证其有效性和优越性。然后,分析了电网侧发生不对称短路故障后永磁直驱风力发电机组的动态响应。建立了机侧和网侧换流器的模型,并分别采用了双闭环矢量控制技术和基于自适应陷波器的控制策略。改进后的控制策略相较于传统控制策略,有效解决了不对称短路故障下并网电流三相不平衡问题。最后,通过对不对称短路故障下机组运行的仿真分析,指出了直流侧电压存在较大波动的问题,分析了直流侧电压波动并且产生过电压的原因。从增加硬件设备的方向,分析了耗能型Crowbar电路和储能型Crowbar电路,重点研究了基于Buck电路的耗能型Crowbar电路以及基于超级电容的储能型Crowbar电路,讨论了耗能电阻和超级电容的选取原则,仿真验证了直流侧耗能型Crowbar电路和超级电容储能装置的有效性。