随着风力发电的蓬勃发展,风电并网对电网安全、稳定和经济的影响不容忽视。双馈发电机作为目前风力发电的主流机组,对其正常运行时的稳态特性以及故障状态下的暂态特性研究很有意义。双馈发电机在承受电网故障时有一定的缺陷,所以有必要改善双馈发电机的低电压穿越能力。本文主要以双馈风力发电机并网系统为研究对象,分析了双馈发电机的工作原理,建立了双馈发电机的稳态等值电路、三相静止坐标系(abc)和同步旋转坐标系(dq)下的数学模型,并建立了组合风模型、风力机空气动力学模型、双PWM变流器数学模型。建立了基于定子磁场定向的转子侧PWM矢量控制和基于电网电压定向的直流侧PWM矢量控制的数学模型。分析了低压运行过程中转子电流、电磁转矩、直流侧电压和有功无功等量在故障发生期间和故障结束后动态响应,解释了转子过电流和直流侧过电压产生的原因。建立了定子暂态相电流模型,分析了抑制电网电压跌落过程中转子过电流的方法。在PSCAD中搭建系统仿真模型,仿真了两种电压跌落情况下双馈发电机低电压动态运行特性,验证了前面的分析,结果表明：在电压跌落幅值较低时,双馈发电机的控制策略可以实现低压穿越；跌落较为严重时,产生的过电流、过电压会对系统安全造成严重威胁。为了提高双馈发电机低电压穿越能力,本文分析了转子侧Crowbar电路和直流侧Chopper电路的工作原理,采用了一种转子侧Crowbar电路和直流侧Chopper电路配合保护方案,仿真了三种方案在低电压运行过程中动态响应,总结了三种方案提高双馈发电机低压穿越能力各自的优缺点,并仿真了电压跌落幅值、旁路电阻、直流保护电阻对组合保护效果的影响。仿真结果表明：组合保护方案在三种保护方案中效果最优良,可以作为提高低压穿越能力的一种方法,它可以有效抑制转子电流、直流电压、有功无功等参数在电网电压跌落期间存在的较大波动,抑制过电压和过电流,达到保护双馈发电机硬件电路和提高双馈发电机低电压穿越能力的目的,并且在电网电压跌落至20%额定电压时,该方案也是适用的。