随着低电压穿越技术的不断改进与完善,风电机组低电压脱网故障率明显下降,而高电压穿越问题依然存在,是目前风电机组及风电场面临的主要问题之一。风电机组是否具有高电压穿越能力的问题日益得到国内外研究学者的重视,已经成为影响我国风电机组抗电网扰动能力的重要制约因素,因此研究高电压穿越问题对提高风电机组及风电场故障穿越能力十分必要。本文以双PWM全功率变流器控制的永磁直驱风电机组为研究对象,完成了以下工作:首先,分析了国内外高电压穿越技术指标及国内外针对高电压穿越技术所做的研究成果,并对高电压穿越故障导致风电机组脱网原因进行了分析。其次,分析了永磁直驱风力发电机组整体系统拓扑结构和运行原理,阐述了永磁直驱风电机组核心部件发电机系统定、转子结构与机组传动系统,并建立了风力机实际机械功率、永磁同步发电机电压、磁链、运行功率和变流器的电磁转矩等部分在三相同步静止坐标系与两相同步旋转坐标系下的数学模型。再次,基于上述数学模型,研究了机侧及网侧变流器传统的控制方案,并分析了电网电压骤升后机组的功率流向及暂态特性,提出了一种机组多模式协调运行的控制方案,即高电压穿越期间,机侧通过网侧有功功率前馈补偿控制得到发电机转速参考值,并利用转子储能以抑制有功功率的动态不平衡;直流母线侧采用双模式卸荷电阻控制方案,抑制母线电压骤升幅度及波动程度;网侧充分利用变流器无功补偿能力并接静态无功补偿器(STATCOM)快速向电网补偿无功,帮助电网电压快速恢复。最后,利用Matlab/Simulink平台搭建单机并网无穷大仿真模型,并在电网电压不同骤升幅度过程中,分别对机组采用传统控制方案与本文提出的控制方案得到的特性曲线进行对比分析。结果表明,本文提出的改进控方案可在不显著增加机组硬件条件下,有效地提高永磁直驱风电机组的高电压穿越性能。