前端调速式风电机组作为一种新型风电机组,具有输出电能质量好、无功输出能力强等优点,是未来风电机组的发展趋势;为了提高电力系统运行可靠性,《风电场接入电网技术规定》中明确提出并网风电机组必须具备低电压穿越能力;因此,研究前端调速式风电机组的低电压穿越控制具有重要意义。论文在分析前端调速式风电机组结构及原理的基础上,建立了前端调速式风电机组的数学模型,进一步阐述了四种常见的电网故障和前端调速式风电机组在电网电压跌落时的运行机理,并分析了无刷电励磁同步发电机在不同电网故障下的暂态特性。针对前端调速式风电机组在电网电压跌落时的低电压穿越问题,分析了前端调速式风电机组输出电流对并网点电压的影响,提出了一种基于非线性鲁棒控制的低电压穿越方法。该方法中,首先建立了前端调速式风电机组的单机系统数学模型,通过对系统中的非线性部分构造扩张状态观测器进行反馈线性化,接着将发电机转子角速度偏差、功角偏差、有功功率偏差和机端电压偏差作为状态变量,针对线性化后的系统设计鲁棒控制器。最后在Matlab/simulink软件中搭建了前端调速式风电机组的单机并网模型进行了仿真。结果表明,该方法可以保证电网故障期间前端调速式风电机组不脱网运行,同时能够提高系统的暂态稳定性。针对电网电压深度跌落时发电机参数的不确定性会增加前端调速式风电机组低电压穿越难度的问题,提出了一种基于自适应鲁棒控制的低电压穿越方法。该方法中,采用逆推法构造了三个子系统的Lyapunov函数和系统的能量函数,并使能量函数满足耗散不等式以保证系统的干扰抑制能力,引入误差补偿项和附加控制量,设计了系统的励磁控制律和参数自适应律。最后搭建仿真模型,在电网对称和不对称故障情况下,对本文所提方法进行仿真验证,并与非线性鲁棒控制方法做对比分析。结果表明,该方法不仅能够增强系统鲁棒性,也能提高前端调速式风电机组在电网电压跌落期间的低电压穿越性能。