随着风力发电在能源供应中的比重日益增加,为保障电力系统的稳定性,风力发电机组的并网规范日趋完善,低电压穿越能力是对并网型机组的基本要求之一,低电压穿越能力是指风力发电机组在低电压工况下的稳定运行能力。本文针对液压型风力发电机组低电压稳定运行中机组能量调控和机组输出转矩动态补偿两个基本问题展开研究。首先,分析液压型风力发电机组的工作原理,对机组各组成部分进行了完整的数学建模,分别建立了机组风力机模型、机组调桨模型、机组液压传动系统模型、发电机模型和机组励磁系统模型。考虑机组在不对称电网故障时运行特性的特殊性,进一步分析电网故障下发电机的运行特性。其次,针对机组能量调控的问题,分析剩余能量产生机理和释放规律,提出机组能量分层调控的思想,设计了基于风力机桨距角调节的顶层控制律,基于变量马达摆角调整的中层控制律和基于节流阀开度调节的底层控制律,从能量调控的时效性和有效性出发,规划了机组能量分层调控控制律。然后,针对补偿机组输出转矩波动的问题,分析机组因电磁转矩波动失稳的机理,依据发电机运行状态方程设计电磁转矩状态观测器,提出基于延时补偿原理的电磁转矩预测方法,为研究电磁转矩波动对机组的影响规律,进一步深入分析发电机转子动力学方程,提出基于比例节流阀开度调整的电磁转矩波动补偿算法。综合考虑机组剩余能量耗散和电磁转矩波动补偿目标,提出机组整体低电压穿越控制策略。最后,利用MATLAB/Simulink和AMESim搭建的联合仿真平台,仿真研究机组在低电压工况下的运行特性,验证机组剩余能量的产生机理和电磁转矩波动观测器预测结果的准确性,进一步仿真验证了能量分层调控策略和电磁转矩波动补偿算法的有效性。借助24kW液压型风力发电机组半物理模拟实验平台,对机组整体的低电压穿越控制策略进行了实验研究,进一步证实所提出控制策略的可行性。