双馈风力发电机因其优良的发电性能而成为了风电场的主流机型之一。但是,由于双馈风机的定子直接与电网相连接的拓扑结构,电网故障将极易导致双馈风机出现一系列不良暂态反应现象,包括转子过电流,直流母线过电压与电磁转矩振荡等,情况严重时将导致风机脱网。随着并网双馈风机的容量逐渐增大,提升双馈风机的故障穿越能力尤为重要。本文以提高双馈风机的故障穿越能力为目的,进行的主要研究内容如下:首先,根据双馈风机的物理模型建立了其各部分的数学模型,然后推导出了双馈风机在电网电压对称跌落,不对称跌落与对称骤升三种不同故障情况下的暂态特性公式,得到了导致双馈风机出现不良暂态反应的原因。针对传统PI控制器在电网故障下对双馈风机的控制性能较差,根据双馈风机的运行控制原理并以自抗扰控制为基础,结合滑模控制思想,提出了基于滑模自抗扰控制的双馈风机换流器的控制策略,为了减少控制器整定参数数目,选用非线性干扰观测器代替扩张观测器。并通过电压正负序的快速分离的方法,增强锁相环在电网不对称故障下的锁相能力。电网出现严重故障时,需要投入硬件保护电路来保证双馈风机顺利实现故障穿越,提出将撬棒电路Crowbar与转子串联动态电阻SDR结合起来,优劣互补,根据故障程度分情况投入或者切除相应的保护电路。考虑电网故障最严重的情况,推导出了投入Crowbar与SDR后转子暂态电流表达式,并根据保护电阻阻值与转子暂态电流的关系通过作图法求得了保护电阻阻值。针对故障下直流母线电压上升与波动的问题,将超级电容器储能系统（SC）并联在直流母线电容处,通过控制超级电容器的储能与放能的方式来稳定直流母线电压。考虑到故障中电网需要进行无功支撑,去改进网侧控制,故障下进行无功控制,根据电网无功需求与GSC输出无功极限的关系,合理选取无功参考值,使得网侧换流器发出合适的无功功率。考虑到Crowbar电路投入过程中,异步电动机运行状态下的双馈风机需要从电网吸收无功功率励磁,得到了异步电动机运行状态下的双馈风机的无功特性,并根据吸收无功与转差率的关系,优化桨距角控制。最后,基于综合保护电路（Crowbar、SDR与SC）与无功控制模式（网侧无功优化与桨距角控制）,提出了基于综合保护电路的自适应控制策略,分情况、分时刻投入与切除相应的保护电路以及切换相应的无功控制模式,综合提升双馈风机的故障穿越能力。