随着新能源与电力电子技术的发展,风电以大比例、高渗透率的形式并入现代电网,电力电子变换器带来的惯性缺失使得系统调节能力弱化。为改善系统的惯性水平和频率调节能力,虚拟惯量控制逐渐成为风机控制技术的关键一环。然而,当含虚拟惯量控制的风机大规模并网,在变流器的控制作用下将一定程度上与其他并网机组产生机电耦合,改变系统阻尼特性,甚至可能放大机组间的功角摇摆,诱发严重低频振荡,威胁到电网的安全运行。因此,针对如何提高含虚拟惯量的双馈风力发电系统并网运行稳定性,已成为亟待解决的关键问题。本文针对含虚拟惯量的双馈风力发电系统低频振荡抑制措施开展研究,主要内容及成果包括:针对现有对风电机组模型未充分考虑虚拟惯量、锁相环和功率外环共同作用,未能充分量化分析双馈风电并网系统功角稳定性的问题,建立了用以分析系统功角稳定性的双馈风机能量曲率模型。首先,同时计及虚拟惯量、锁相环和功率外环,建立了双馈风机机电时间尺度控制模型。在此基础上,推导建立了双馈风机的能量曲率模型,并借助非周期部分用于分析风电并网系统功角稳定性。最后通过仿真分析,验证了能量曲率模型的正确性。针对现有双馈风机低频振荡抑制措施的研究大都未能涉及多个控制环节耦合所带来的功角特性恶化问题,提出了基于能量曲率补偿的含虚拟惯量双馈风机并网系统低频振荡主动阻尼控制。首先双馈风机能量曲率分解为多个子项,分析了各部分曲率对系统稳定性的影响。在此基础上,根据风机负能量曲率的来源构建对应的正向补偿支路,并结合系统的频率调节特性优化补偿支路参数。最后通过仿真分析,验证了所设计阻尼支路对能量曲率的补偿作用、对风机并网系统功角稳定水平的提升和对一次调频性能的兼顾作用。针对现有双馈风场低频振荡抑制策略未考虑场内风机的差异以及变流器控制的交互作用,且受限于对庞大测量信号处理的问题,提出了一种能量曲率的场内风机协同控制策略。首先,在计及虚拟惯量、锁相环和功率外环控制的前提下,分析风机变流器间交互对风场产生的能量曲率所造成的影响。进一步,以风场对外总能量曲率最大为目标,以风机的控制参数为变量,以锁相环阻尼比良好、虚拟惯量增益确保系统惯性水平、风机低电压穿越特性不受影响为约束提出了风电并网系统控制参数优化策略。仿真算例表明,通过场内风机参数的全局优化配置,能够有效提高整个风场并网系统的功角稳定水平,同时保障风机的低电压穿越能力不受影响,提高风场并网系统可靠性。