随着风电机组在电力系统占比越来越高,风电机组的大规模脱网将严重威胁电力系统的安全稳定运行,针对风电场并网运行的安全可靠性研究越来越受国内外专家学者的关注。双馈感应电机是风电场中应用最为广泛的机型,但由于其独特的构造,系统的电压波动将直接对双馈电机定子侧造成冲击,变流器容量较小使得风机自身的无功调节能力较小,因而双馈风机的故障穿越能力有所限制。本文对双馈风力发电机的自身特性进行了分析,并基于已有方法分别提出针对双馈风机的低电压穿越和高电压穿越协调控制策略。首先,本文介绍了双馈风力发电机的系统结构与建模,分析了转子侧变流器和电网侧变流器的控制策略。随后基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了单台双馈风机并网模型,并通过仿真验证了模型的有效性,分析了电压跌落和电压骤升期间双馈风机的故障暂态特性。其次,本文针对现有直流卸荷电路的特性进行了分析,根据其拓扑结构与工作原理,指出了电网电压跌落严重时直流卸荷电路反复开断将导致直流电压和电磁转矩振荡的不足,设计了基于动态电阻的直流卸荷电路,通过在不同故障严重程度下的仿真验证了该方法限制直流母线过电压和减少系统振荡的效果,进而提出了基于自适应动态电阻的改进直流卸荷电路,与传统卸荷电路的对比算例验证了其控制效果。最后,本文针对经直流并网的风电场高电压穿越问题进行了研究。在故障期间充分利用双馈风机自身的无功调节能力,并在此基础上在风电场出口侧加设新型大容量同步调相机,在故障期间根据双馈风机和调相机的不同响应速度协调两者的无功调节能力,能够提高故障期间风电场高电压穿越能力,加快故障恢复速度。直流闭锁、无功扰动和连续换相失败等故障下的仿真验证了方法的有效性。