随着全世界能源技术的不断发展,近些年来风力发电技术已经成为新能源发电中极为关键的一部分。其在电网发电占有率上不断提高,在全世界受到了越来越多的关注。各个国家随之出台了风力发电的规章与发生电网故障时的运行标准。规章要求,在电网故障导致电压跌落时,需确保风力发电系统不脱网,确保其在低电压穿越期间可维持电压的正常,直至完全消除电网故障。其中,直驱永磁同步发电系统是当今风力发电技术中非常具有代表性的发电系统,在风力发电行业中被广泛的应用。对于风力发电这个非线性、强耦合、多变量的复杂系统,加之风能的不可控性、时变性、随机性等特点,使得传统PID控制很难达到更加理想的控制品质。因此,根据永磁直驱发电系统的控制特点,本文设计一种新型的不依赖模型、抗干扰能力强的控制技术,即改进的ADRC控制器,来解决风力系统低电压穿越所遇到的控制问题。本文的主要研究工作如下:1)从永磁直驱风力发电系统的基本结构入手,重点研究同步发电机、机侧变流器、直流环节和网侧变流器四个模块,详细阐述了各个模块的数学模型;分析了风力发电最大风能跟踪的原理;并采用变桨距控制算法控制风力机转速追踪风速变化,使得系统运行在最优叶尖速比和最大风能利用系数附近;最后重点阐述了电机侧整流器和并网侧逆变器的控制策略:电机侧采用零d轴电流控制策略,并网侧采用电压和电流双闭环解耦控制。2)在直驱永磁风力发电系统结构的基础上,分析研究了直驱永磁发电系统低电压穿越技术。阐述了电网电压跌落的类型和特点,本文的重点研究对象是三相电压对称故障。接着分析了电网电压跌落对永磁风力发电系统产生的影响,由于风能不顺利并网,导致直流侧电压迅速升高以及网侧变流器过电流等故障。为了解决电网电压跌落时过电流的问题,本文研究了一种采用电网前馈控制的无功补偿策略,实现了多余有功功率的消耗并且向电网持续提供无功功率直到故障解除,该控制策略可以抑制来自逆变器输出侧的冲击电流;同时为了解决直流侧过电压的问题,本文概述了现有的基于耗能型和储能型的Crowbar电路保护方案和Crowbar电路的低电压穿越控制方法,并分析了各种方法的优缺点。3)针对对称电网故障情况,电网电压深度跌落时,针对传统PI控制抑制直流侧电压的缺点,提出了基于经典非线性ADRC控制和改进优化ADRC控制的低电压穿越控制策略。首先分析了韩京清教授提出的经典非线性ADRC控制数学模型,并根据永磁风力发电系统并网侧逆变器的数学模型,建立抗扰范式模型,详细分析了该范式模型的原理。根据经典非线性ADRC的控制算法,设计了一种基于直驱永磁发电系统网侧逆变器的优化ADRC控制方法。最后,在matlab中搭建了永磁直驱风力发电系统的模型,分别采用传统PI控制、经典非线性ADRC控制和优化的ADRC控制,通过仿真结果,对比了三种控制策略在抑制直流侧电压上的差异,结果表明,采用基于经典非线性ADRC和优化的ADRC策略得到的控制效果更为理想。