双馈感应发电机(DFIG)以其灵活的有功和无功调节能力、较小的转子变频器容量、较强的进相运行能力以及较宽的调速范围等一系列优点成为了风力发电的主流机型，但双馈感应发电机定子绕组直接与电网相连接，转子绕组经小容量励磁变频器与电网相连接，这使得机组对电网故障的反应十分敏感。随着双馈感应发电机在风电场装机容量的不断增加，机组与电力系统之间的相互作用也越来越紧密，电网故障经风电场变压器与输电线的传输使得发电机端电压发生不同程度的跌落，进而在发电机系统产生一系列的电磁冲击，严重时可能使大容量风电场从系统解列，破坏系统稳定性。因此，有必要对双馈感应发电机的故障运行行为以及故障后常用的撬棒(Crowbar)保护电路对发电机低电压穿越的性能影响进行相关研究，主要研究内容包括：首先，介绍了双馈感应电机的工作原理，从其稳态运行的相量图、等效电路和基本方程出发，分析了双馈感应电机变速恒频运行的原理，同时还阐述了同步旋转轴系下双馈感应电机的暂态模型及其常用坐标变换；其次，建立了一台2MW双馈感应发电机的有限元模型，仿真分析了发电机额定点的运行行为，在此基础上求取了发电机的额定运行参数；再次，采用有限元方法对双馈感应发电机机端电压跌落时的暂态过程进行了仿真分析，从机端三相短路故障时发电机磁通路径以及磁密和磁导率分布的变化特点入手，比较了故障前后发电机参数的变化特征，分析了故障前后发电机定、转子磁链空间矢量的变化特点，说明了故障后发电机产生电磁冲击的根本原因，在上述分析的基础上，仿真了四种机端电压跌落故障下发电机内部磁场的变化特点及其相应的电磁暂态过程；最后，介绍了我国风电场低电压穿越的标准，分析了Crowbar保护电路工作原理，比较了采用双馈感应发电机有限元模型和传统数学模型对机组暂态特性仿真的区别，在此基础上仿真分析了不同因素对Crowbar保护电路低电压穿越性能的影响。结果表明，双馈感应发电机故障后由于磁链守恒的原因使得磁力线主要分布于电机漏磁路，发电机齿顶饱和较为严重，参数明显减小，电磁冲击较大。本文采用有限元建模的分析方法，可以充分考虑发电机故障期间磁路饱和的影响，为双馈感应发电机的暂态性能分析及低电压穿越的控制提供相关理论基础。