随着新能源的快速发展,风力并网发电规模的不断扩大,电力电子并网接口系统日趋于高比例化,电网逐渐呈现极弱网的特性。极弱电网下风力发电系统的稳定运行主要取决于风机变流器的稳定控制,在极弱电网下,变流器与极弱网的交互作用严重威胁到系统的稳定运行,并限制了功率传输大小,是导致系统失稳的主要原因。本文以直驱永磁同步风力发电系统中的风机变流器在极弱网（SCR=1.5）下的稳定运行控制问题作为研究对象,由于本文研究的直驱永磁同步风力发电系统采用了背靠背全功率变流器,实现了电网与风力发电机的解耦,并且在极弱网下由于机/网侧变流器控制目标的不同,极弱网下的交互作用主要体现在网侧变流器与电网的交互。所以网侧变流器在极弱网下的稳定控制是本文的研究重点。本文针对包含变流器在内的风力发电系统,采用小信号分析法,分别研究对比了两种传统的控制策略,并研究了控制器、锁相环各参数对变流器控制系统的影响规律,并在此基础上对传统控制策略进行改进,使其满足在极弱网下的稳定运行。首先,由于机侧与电网实现了解耦,所以在建模过程将机侧变流器、机侧滤波器以及风力发电机进行了等效,使其等效成为了一个电流源,进而在不同旋转坐标系下对网侧变流器采用直流电压外环与电流内环的风力发电系统进行了数学建模,并在建模过程中采用四阶pade进行环节模拟系统存在的延时,进而得到了不同旋转坐标下的状态空间模型,利用特征值分析法,以及参与因子等手段对系统进行了对比研究,得出了单dq控制策略相比于双dq控制策略在极弱网下运行更优。其次,利用小信号分析以及建立极弱网下直驱永磁同步风力发电系统完整的MATLAB/Simulink模型,研究并给出了各控制器参数、锁相环参数对系统稳定性影响规律,使其在改进型控制策略的调稳过程中,保证参数选择的合理性,以避免各控制环、锁相环的带宽接近或者交叠导致系统失稳,同时保证极弱网下的宽范围的稳定运行。在此基础上,为满足极弱网下电网电压不平衡时的稳定运行,对传统的单dq控制策略进行了改进,同时给出了极弱网下变流器输出功率受限的原因,并提出了定交流电压的无功外环补偿方式,保证了变流器在极弱网下的满功率稳定运行。并且,对变流器在极弱网下的低电压穿越技术进行了一定的研究,以保证系统面对电网电压跌落时的稳定运行。最后,通过MATLAB/Simulink模型以及搭建了基于RT-LAB的HIL半实物实验平台,利用该平台,对小信号分析结果以及提出的控制策略进行了仿真与实验验证。