传统永磁风力发电机组输出功率通常采用给定功率因数或分层联合调控运行,有些需要额外配备无功补偿器来维持电力系统稳定运行,增加用户用电成本,对于单机无功响应能力考虑较少。随着风力发电的大规模应用,对提升风电机组高电压及低电压故障穿越能力的需求也越来越大,本文针对以上问题进行的主要工作如下:1)针对风电机组工作时无功响应能力较弱的问题,对风电机组工作原理及拓扑结构进行研究,建立风电机组网侧变流器数学模型。设计了基于直接无功电流控制的动态无功补偿方法,实现网侧变流器和无功检测模块之间信息交互,在网侧变流器输出电流约束条件之内完成针对负载的动态无功补偿,通过观测电网A相电压及电流的同相位运行表明无功功率得到实时补偿,证明风电机组在输出有功功率的同时完成动态无功补偿的有效性。2)对电网电压跌落时永磁风力发电机组网侧变流器及直流母线运行特性进行研究,分析直流母线电压失稳的机理,设计了基于卸荷电路与网侧变流器最大功率输出的联合运行方法,给出了网侧变流器的控制框图及与主控配合的逻辑关系,在输出功率受限时由卸荷电路控制直流母线电压,网侧变流器以最大电流输出;在网侧变流器存在剩余容量期间直流电压既有功功率切换为电压外环控制,同时增发无功促进电网电压恢复,进一步增强永磁风力发电机组低电压穿越能力。3)针对永磁风力发电机组高电压穿越问题,在传统风电机组矢量控制的基础上提出了主动直流电压控制及动态无功输出的高电压穿越方法。分析了永磁风力发电机组在正常运行与高电压故障期间直流电压和无功功率与网侧变流器等效输出电压的关系,以及输出功率和线路阻抗与并网点电压之间的关系,给出高电压穿越期间永磁风力发电机组变流器控制框图及与主控系统的协调控制机制。通过对直流电压和无功功率的联合控制,降低并网点电压的同时增加网侧变流器最大等效输出电压,避免直流电压被迫提升,使输出有功功率更加平稳。最后,对所提永磁风力发电机组动态无功补偿、低电压穿越及高电压穿越方法分别进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。