大力发展风能是解决环境污染和能源危机的其中一种有效的途径。随着风力发电在国内外得到大力的发展，风力发电对电力系统的影响变得越来越重要。为了分析风电与电力系统之间的相互影响，很有必要去开发用于电力系统稳定性研究的风电机组模型。这个风电机组模型应能满足现如今风电并网导则对风电机组特性的要求，模型的详细程度应当能够兼顾考虑到模型复杂性和响应的精度，达到最佳结合点。论文以在风电场中获得广泛应用的变速恒频双馈风电机组为研究对象，针对双馈风电机组的建模、控制以及低电压穿越能力开展了研究。本文首先介绍了双馈风力发电系统的结构，并建立了双馈风力发电系统的数学模型。在此之上建立了双馈风力机以及双馈感应发电机的控制系统。通过定子磁链定向和电网电压定向的矢量控制策略，建立了转子侧变流器和网侧变流器的功率解耦控制，并通过仿真验证了双馈风电机组的功率解耦控制。在分析电网电压跌落后双馈风电机组的暂态特性基础上，并根据相应要求，建立了双馈风电机组的保护系统，并对保护系统进行了相关的验证。其次，通过在双馈风电机组转子侧加装crowbar电路来实现风电机组的低电压穿越功能。依据风电并网导则中对低电压穿越期间风电机组有功功率和无功功率特性的要求，并在调研双馈风电机组厂商常见的有功功率恢复特性的基础上，深入研究了风电机组动态无功功率控制策略、有功功率控制策略和双馈风电机组crowbar电路控制，在软件平台上建立了基于转子侧crowbar电路的具备低电压穿越功能的双馈风电机组机电暂态仿真模型。并与实测双馈风电机组的相关特性进行仿真对比，进一步修正相关参数，确保双馈风电机组机电暂态模型的有效性和准确性。最后，对双馈风电机组的低电压穿越特性进行了相应的研究。分析了crowbar电阻选取以及crowbar电路投入运行持续时间的选择，并研究了不同crowbar电阻取值以及crowbar电路投入运行持续时间对双馈风电机组低电压穿越特性的影响。此外，针对风电机组单机并网容量不断增大，风力机柔性越来越大的风力机发展趋势，通过采用等效质量法建立风力机不同等效模型，研究了风力机的柔性特性对双馈风电机组低电压穿越特性的影响。