双馈异步风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)因具有控制性能好、成本适中的特点,逐渐成为我国风电场中的主要风电机型。随着风电渗透率的不断加大,风电的随机性及双馈电机动态特性可能对电力系统小干扰稳定性造成的影响收到越来越多的学者们的重视。双馈电机矢量控制技术的精确性取决于定子磁链或电压相位测量信号的准确性。锁相环(phase-locked loop,PLL)动态变化将改变双馈电机动力学特性,进而影响系统小干扰稳定水平。由于近年来出现了“电网友好型”风电场的概念,各国在风电并网导则下对双馈风电机组响应系统频率变化的能力提出了要求,由此引入虚拟惯量控制,用以提高风机的并网性能,同时也会给系统稳定性带来新的问题。因此,需要对不同锁相机制及含虚拟惯量控制的双馈风电机组并网后对系统小干扰稳定性的影响进行深入研究。本文主要研究内容与结论如下:针对双馈电机不同锁相方法对系统小干扰稳定性的影响,采用特征根分析法,研究了分别采用定子电压锁相环和定子磁链观测器模型对系统低频振荡情况的影响。得到不同锁相机制及其控制参数的改变会影响风电机组对系统机电振荡模式的参与程度。仿真结果验证了理论分析的正确性。针对搭建的包括锁相环与虚拟惯量控制策略在内的双馈风机并网互联系统小干扰模型。从机理上对模型进行解析,阐明了系统受虚拟惯量控制和锁相环共同影响下的小干扰稳定性,即对于虚拟惯量控制下的双馈风电机组,锁相环对系统阻尼的影响主要通过改变虚拟惯量在系统中的参与程度:锁相环PI参数选取值减小,区间振荡模式中代表虚拟惯量控制的状态变量参与因子正相关减小,机电振荡模式的阻尼比却增大,与不投入虚拟惯量控制的系统阻尼变化相反。仿真验证了所搭建模型的物理特性与理论分析的正确性。针对本文重点分析的小干扰稳定性问题,对投入虚拟惯量控制后的双馈风机高阶详细模型进行降阶。首先分析了双馈风电机组的时间常数,随后研究了双馈风电机组结构模块的时间尺度特性,并且基于各状态变量的机电耦合特性与衰减速度差异,提出了保留虚拟惯量控制和锁相环动态的3阶简化模型。仿真验证了降阶模型的合理性与可行性,与详细模型相比,采用此降阶模型对小干扰问题进行分析可以有效减少计算量。