风力发电技术成为全球各国重要研究领域,全球风电装机容量不断增大,同时风电场事故的次数也不断增多。因此,如何从风电系统的故障研究中来提高风电并网运行的安全可靠性就显得意义重大。本文研究了以直驱永磁同步发电机为机型,基于电压源换流器的高压直流输电并网方式的风电场结构,对各种风电系统常见故障进行实验仿真。首先,对当前全球的能源形势和环境问题作了详细介绍,论述发展风电事业的优越性,对目前国内外风力发电的状况进行总结,统计近些年全球大型风电场运行故障并进行归类。第二,介绍异步风力发电机、双馈风力发电机、直驱永磁同步风力发电机,分析三种机型的优缺点以及它们在风力发电领域的应用前景。对交流并网、传统高压直流并网和柔性高压直流输电并网(VSC-HVDC)三种风力发电并网方式进行阐述同时进行比较,VSC-HVDC并网方式的优势得到凸显。分析风电场交流并网和直流并网方式下的典型拓扑结构,提出采用直流互联形式为本文风电场的并网方式。第三,阐述基于VSC-HVDC系统的风电场结构,分析风力机、永磁同步发电机、VSC-HVDC系统的基本原理,建立数学模型以及介绍它们的运行特性。分析VSC-HVDC系统的主要控制方式并阐述系统的电流内环控制、功率外环控制和控制器限流原理。分析基于VSC-HVDC的风电场并网系统风电场侧换流站和电网侧换流站的控制。最后,介绍DIgSILENT/PowerFactory仿真软件和风电系统的各项仿真参数以及整个模型结构。详细分析电网短路故障、直流侧故障、发电机常见故障、风机变桨距故障、变频器故障的产生原因、基本原理、故障危害和响应,然后对各种故障类型进行仿真分析。