开发海上丰富风能资源的研究,已成为当今热点。随着海上风电装机规模的不断扩大,海上风电的并入降低系统等效惯量,进而影响电网频率的稳定,给海上风电调频控制带来一定困难。双馈风电机组是海上风电场中的主流机型,不具有传统同步发电机的对电网频率的支撑能力。同时,低效的调频方法将会造成惯量和调频能力的进一步下降。因此,本文以提高海上风电系统稳定性、降低负载干扰为研究目标,结合虚拟惯量控制对海上风电机组的调频技术开展系统性研究。论文的主要研究工作包括:首先,针对海上风电场所处的海洋环境特点,建立具有风速四分量的海上风速模型,并分析海上风力机特性。然后建立海上双馈风电机组中的海上双馈感应发电机以及网侧变流器的数学模型,作为基于虚拟惯量的海上风电系统的研究基础。其次,为了电力电子逆变电源能够在外特性上模拟出传统同步发电机特性,设计一种超前滞后模糊虚拟同步电机控制方法。该方法通过提高系统转动惯量来维持系统频率稳定。针对虚拟同步机技术存在参数变化引起的振荡问题,以及负荷突变引起的功率不稳定的问题。采用二阶虚拟同步电机模型来分析阻尼系数对功率振荡的影响,利用模糊控制算法对阻尼参数进行自适应整定,并添加超前滞后环节来提高虚拟同步机的响应速度。仿真验证表明,所设计的控制方法具有一定的有效性与可行性。再次,为解决电网的等效转动惯量降低问题,设计一种基于模糊自抗扰的储能惯量控制方法。具体是通过设计模糊自抗扰控制器来控制储能系统的运行,进而为电网有功频率提供支撑。为有效估计和补偿包括由复杂多变的海上环境引起的系统扰动及不确定性,利用模糊规则自动修改整定扩张状态观测器参数,以实现智能分配输出功率及提高系统抗干扰能力。最后,考虑到储能装置过冲、过放会直接影响储能电池的工作寿命,设计一种基于模糊控制的混合储能协调控制方法。该方法主要是根据蓄电池的荷电状态和超级电容电压设计模糊控制器,利用模糊控制器实时在线整定直流母线电压偏差值的高频分量和低频分量,实现蓄电池与超级电容间的协调控制。仿真表明,模糊储能协调控制的提出有效解决了储能设备过充与过放的问题,使储能系统运行寿命得到提高。