随着风力发电技术的不断发展和应用与风电场造价的不断降低,风况良好的风场得到了充分开发,开发低风速地区的风能资源显得尤为重要。双馈风力发电机组是当今世界范围内的主流机型,由于在其变速恒频运行区间之外,尤其是在低风速区风能利用系数低,且铁损很大,研究提高双馈风力发电机组在低风速状态下发电效率的方法具有重要的现实意义。首先,分析了双馈风力发电技术与永磁直驱发电技术各自的特点,阐述了双馈风力发电机组的运行原理和控制策略及其与永磁直驱全功率发电机组相比在低风速运行过程中的几点不足。其次,在双馈风力发电机组的基础上,结合永磁直驱风力发电机组的特点,提出了一种新型的双馈双模风力发电机组的拓扑结构和运行模式——低风速超同步模式和传统双馈模式。并对低风速超同步模式的运行原理和控制策略进行了深入的分析,建立了最小铁损模型来计算定子参考功率,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了2MW双馈风力发电机系统的仿真模型,在定子与电网之间增加切换变流器,通过仿真验证双模机组低风速超同步模式控制策略的正确性。再次,根据低风速超同步模式下的运行数据和转子侧变流器容量的限制,求解出两种模式的切换点风速和定子侧切换变流器要求的容量。之后对两种模式互相切换的过程进行了框图分析,并且用MATLAB模拟了切换过程中风力发电机各项指标的变化曲线。最后,分析了传统双馈机组,笼型双模机组和变流器型双模机组三种风力发电机组的特点,得出变流器型双模机组在低风速下提升风能捕获,降低铁损有优势。根据北方某低风速风场一年的风速数据,对变流器型双模机组进行算例分析,验证了本文双模机组方案的经济实用性。