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受化石能源日趋枯竭和全球环境日益恶化的驱动,风力发电作为最有发展潜力的可再生能源,在世界范围内得到了快速地发展。然而统计显示,我国很多风电场在建起来后无法实现并网发电,“并网难”问题已成为风电发展的-个瓶颈,对风电场和电网双边对并网稳定性的影响进行更加深入地研究在这个时候变得颇有意义。本文以目前采用最为广泛的双馈风电机组为研究对象,对变速恒频原理,风力机、轴系传动机构、双馈电机和变流器等模块的数学模型进行了详细地分析,并深入地研究了变桨距、最大功率跟踪和矢量定向等控制技术。针对风电建模与仿真,对目前常用的几种电力系统仿真工具进行了比较,并在Matlab/Simulink和DIgSILENT中分别搭建了含有双馈风电场的电力系统模型。Matlab/Simulink中采用的电网模型比较简单,主要用来对风电机组自身的运行特性进行研究,仿真分析了双馈风电机组最大功率跟踪运行特性及组合风速模型；DIgSILENT中采用了IEEE9节点电力系统模型,风电场与电网之间使用了较长的输电线路,风电容量占电力系统全部容量的比例达13.6%,能较好地模拟我国风电大规模远距离的特点,仿真分析了风速扰动对含有双馈风电场电力系统运行的影响。提出一种基于无功功率判定的Crowbar保护电路退出控制策略。低电压穿越能力是风电并网要求中的核心内容,目前主要通过增加Crowbar保护电路来实现风电机组在电网发生大扰动情况下的低电压穿越。Crowbar电路的投切时间对风电机组的低电压穿越能力影响很大,然而目前还没有较好的Crowbar电路退出控制策略,本文系统地仿真了各种短路故障条件下,双馈风电机组电压和电流、有功和无功功率、转速等重要参量的动态响应情况,并对机组的无功功率特性进行了深入地数学分析,通过对机组输出的无功功率进行实时测量与判定,控制Crowbar电路在故障清除后立刻退出,改善了双馈风电机组的低电压穿越能力。通过对网侧变流器控制策略进行改进,使其在电网发生故障时运行于STATCOM模式,并额外增加动态无功补偿装置,改善了故障清除后电网电压的恢复情况；通过增加直流侧耗能电路,有效快速地降低了电网发生故障时变流器直流母线过电压；通过对转子侧变流器控制策略进行改进,附加一个转速稳定环节,使机组转速在故障清除后快速地恢复到稳态值。仿真分析了Crowbar电阻不同取值对双馈风电机组运行特性的影响,指出Crowbar电路耗能电阻取值范围的常规整定方法没有考虑到耗能电阻与电机转速之间的相互影响,并对Crowbar电阻的整定方法进行了改进。本文从Crowbar电路退出控制策略的改进,进行动态无功补偿以稳定机组端电压,抑制直流母线故障过电压和稳定电机转速四个方面提高了双馈风电机组的低电压穿越能力。