风电技术的不断进步,是推动风电行业快速发展、响应我国新能源战略的重要因素之一。基于双馈风力发电机(Double Fed Induction Generator,DFIG)的风电技术具有显著的技术优势和开发前景,已得到广泛地研究应用。但是,当电网电压发生不平衡或高次谐波干扰等故障时,DFIG发电系统将会出现功率波动和电流畸变等异常情况,故障电网和DFIG发电系统之间相互影响,严重威胁电网和风电系统的稳定、安全。因此,在不同的故障电网下,本文提出了具有针对性的DFIG系统运行解决方案。同时,在控制器方面,针对一阶滑模存在输出抖振,且故障电网电压下DFIG矢量控制系统结构复杂程度增加、动态响应速度降低等问题,提出了二阶滑模(Second Order Sliding Mode Control,SOMC)直接功率控制(Direct Power Control,DPC)策略。本文的研究思路和创新性成果如下:首先,具体阐述DFIG风电系统的基础理论和运行原理,建立了 DFIG风电系统的数学模型。详细介绍了基于空间矢量调制方法(Space Vector Modulation,SVM)的DPC控制策略。同时,应用Simulink中的SimPowerSystems工具箱功能,搭建DFIG风电系统的电力仿真平台,为后续工作的推进奠定了理论和现实依据。其次,在理想的电网环境下,以抑制一阶滑模抖振现象为出发点,将SOMC控制策略应用于DFIG发电系统的DPC之中,并进行稳定性证明。通过与一阶滑模DPC策略作用下DFIG的运行效果相比较,充分验证了 SOMC-DPC控制策略在抑制控制输出抖振和降低DFIG定、转子电流谐波含量等方面的效果。然后,针对谐波电网条件下,DFIG所面临的电流谐波畸变等运行难题,通过对该电网环境下DFIG系统的数学模型及其功率、电流成分的变化进行分析,提出DFIG发电系统的定子电流谐波抑制策略。并将其与SOMC-DPC控制器相结合,实现对谐波电网下DFIG系统的定子高频谐波的有效抑制。最后搭建谐波电网下DFIG系统实验平台,验证了本文所提方案的有效性。最后,研究不平衡电网电压下,基于参考功率补偿策略的DFIG风力发电系统SOMC-DPC控制方案:通过对DFIG系统功率和电流等进行成分分析,提出一种综合的参考功率补偿策略:同时设计DFIG发电系统的SOMC-DPC控制器,保证控制器能够对参考功率进行准确快速地调节。通过在补偿策略和控制器两方面的改进,实现了定子电流对称且正弦、定子电流对称且有功功率无二倍频波动或定子电流对称且无功功率无二倍频波动的控制效果。最后,通过仿真实验对本文所提DFIG系统的优化控制策略进行验证。