随着能源需求的不断扩大，风力发电在全球范围内得到了快速的发展，风电在电网中所占比例不断提升，风电与电网之间将形成相互依赖的局面。由于风电的间歇性与不稳定性等特点，大规模接入电网可能会对电网安全运行产生冲击，因此、国内外电网运营商将风电作为一种重要的能源形式的同时对风电加以标准化和规范化，电网故障情况下风电能否穿越故障与电网保持连接是风电机组并网的重要技术问题。本文以永磁直驱风机为研究对象，对其并网结构与数学模型进行分析，在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建仿真模型，对其暂态运行特性进行分析，得出低电压运行存在的直流侧过电压以及电网侧无功不足等问题。为提高低电压运行能力，在直流侧增加超级电容器储能单元，研究储能单元控制策略实现与直流侧电容进行双向能量交换，正常情况下，使直流侧电压更稳定；故障下，通过吸收直流侧功率，稳定了直流侧电压。通过理论分析与仿真研究得出了该并网模型下超级电容储能容量取值方法。为了满足低电压运行时对电网的无功支撑，本文设计了使电网侧变流器在电网故障前后分别工作在单位功率因素模式和STATCOM模式的控制策略。根据检测环节提供的故障电压信号使STATCOM控制策略和直流侧超级电容器单元得以动作，最大限度为电网提供无功支撑，提高低电压穿越能力。针对电网电压瞬时跌落常伴有的不对称和相位跳变，本文提出一种具有较高精度与响应速度的基于二阶广义积分的正序电压分量检测法，为电网侧变流器正常模式与STATCOM模式的切换提供电压补偿指令。本文依托科技部国家国际科技合作专项资助（International Science&Technology Cooperation Program of China），项目编号：172013DFG61520，项目名称：高效和可靠风力发电系统关键技术的合作研究。