近年来，雾霾天气影响我国华北，华东地区，人们对环境的重视程度越来越强。我国现大力发展新能源，相继规划建立甘肃酒泉、新疆哈密、河北、吉林、蒙东、蒙西、江苏沿海、山东等千万千瓦级风电场，风电已经成长为能源结构中重要组成部分。但大规模风电接入电力系统将对电网的安全稳定带来极大的挑战，例如2011年，在我国西北电网发生多起风电机组大规模脱网事故，直接威胁西北电网安全。各国电力运行商根据各国自身的电网结构先后对风电场并网提出了严格的技术规定，其中风电机组需要具备低电压穿越(LVRT)能力就是一项重要指标。本文采用串联耦合动态电压补偿方案来辅助双馈异步风电机组(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)和笼型异步风电机组(Squirrel Cage Inuction Generator, SCIG)实现LVRT进行了系统的研究，论文的主要工作如下:　　(1)基于动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restore, DVR）的思想，在PSCAD/EMTDC上构建了分相串联耦合补偿(split phase series coupling compensation: SP-SCC)控制系统模型以辅助风电机组实现LVRT。由于SP-SCC拓扑结构采用的是分相结构，每相逆变电路独立控制。SP-SCC控制系统采用双向晶闸管进行投切，在电网正常情况下，双向晶闸管电路导通，SP-SCC补偿系统闭锁处于旁路状态，在检测电网公共连接PCC点相电压低于0.9pu时首先利用SP-SCC系统中的直流电压通过逆变器对双向晶闸管实施反压技术，以实现双向晶闸管的快速关断，及时启动串联耦合电压补偿，提高SP-SCC动态响应时间。对SP-SCC系统进行了数学建模，设计了电压外环电感电流内环的双闭环控制系统，并分析控制系统参数的取值，仿真验证控制算法的正确性。　　(2)考虑现有风电场中风电机组大都通过△-Y型变压器接入高压电网，在电网发生故障情况下，风电机组端电压不存在零序分量，因此设计了一种标准串联耦合补偿（Three phase standard seriescoupling compensation: ST-SCC）拓扑结构。采用标准三相变换器结构，设计了基于正负序分离的双电压PI调节器对机端实施正、负电压补偿，在电网正常情况下，为对ST-SCC补偿系统进行旁路，采用由IGBT和二极管组成的旁路开关。在PSCAD/EMTDC上建立相应的仿真模型，仿真结果验证了该拓扑结构、控制算法、以及旁路投切开关的可行性和有效性。　　(3) DFIG机组定子绕组直接与电网连接，通过背靠背变换器进行励磁，特殊的拓扑导致DFIG机组对电网故障异常敏感。本文建立了DFIG机组的仿真模型，分析了DFIG机组在电网故障下的定、转子绕组的暂态过程，在PSCAD/EMTDC上分别采用分相串联耦合补偿SP-SCC和标准串联耦合补偿ST-SCC两种方案对DFIG机组辅助低压穿越进行仿真，仿真结果验证了两种串联耦合补偿方案都可以提高DFIG机组的LVRT性能。　　(4) SCIG机组的定子绕组也是直接连接电网，这种结构使得电网电压的降落直接反映在发电机定子端电压上，从而导致定子磁链出现直流成分和负序分量，定子磁链的直流分量和负序分量相对于发电机转子会形成较大的转差，从而感应出较大的转子电势并产生较大的转子电流。本文分析了SCIG风电机组在电压跌落下的故障行为，并在PSCAD/EMTDC上建立了采用串联耦合补偿的SCIG风力发电系统，仿真结果验证了所提串联耦合补偿方案同样可以辅助SCIG机组进行低电压穿越。　　(5)针对以往DFIG机组LVRT采用转子侧主动Crowbar方案，给出了其Crowbar电阻的简单确定原则，结合仿真，在电网发生严重对称故障及非对称故障下将串联耦合补偿方案与几种常用的适用于DFIG系统的低压穿越硬件辅助方案进行对比分析。同理，对SCIG机组，将串联耦合方案与制动电阻方案(Series Dynamic Breaking Resistor, SDBR)进行仿真对比，探讨了各种低压穿越方案的经济性和工程适用性。　　(6)以高性能数字信号处理器TMS320F2812和IGBT（英飞凌）为核心，对分相串联耦合补偿的笼型异步发电实验平台进行设计。详细介绍了实验系统的构成，着重讨论了控制系统的硬、软件设计。