无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machine,BDFM)是一种新型交流调速电机,省去了电刷和滑环,在降低了维护费用的同时,还提高了系统的可靠性,具有变频器容量小等优点,因此在风力发电系统中有广阔的应用前景。伴随着风力发电技术的快速发展,电网中风机容量比重越来越大,风电机组对电网系统稳定性的影响也愈加显著。为此国家电网公司不断规范风电场接入电网技术规定,其中风电机组在电网电压跌落时能够保持不脱网运行的低电压穿越能力备受关注。本文重点研究无刷双馈发电机组机侧控制器在电网电压三相对称跌落时的控制策略改进方法,主要内容如下:首先,归纳总结无刷双馈电机的发展历程和研究现状,概括了现有的主要控制策略并进行分析比较,介绍无刷双馈电机低压穿越研究现状。其次,介绍无刷双馈电机结构特点和工作原理,在此基础上建立无刷双馈电机转子坐标系下的复变量数学模型,为了方便分析控制方法,通过旋转变换将模型变换到任意旋转坐标系下。给出以控制电机定子电流为输入量的任意旋转坐标系下的状态空间方程。然后,提出了任意旋转坐标系下无刷双馈电机的直接功率控制策略,给出控制系统完整设计方案。分析电网电压三相对称跌落时无刷双馈电机暂态响应,在此基础上针对电网电压三相对称跌落情况提出一种低压穿越模式来改善机组的低压穿越能力,通过仿真证明低压穿越模式的有效性。最后,给出了无刷双馈电机的输入输出反馈线性化控制策略,在此基础上设计控制系统。推导得出无刷双馈电机稳定运行时,控制电机转子磁链与功率电机定子电压满足线性比例关系。在电网电压三相对称跌落下,提出一种低压穿越模式下来改善系统控制性能和稳定性,提高机组低压穿越能力。仿真结果证明了理论分析的正确性和有效性。