随着大型风电基地的不断建设,富含风能的地区电网逐渐形成含高比例风电的送端电网格局。风电的大量接入使送端电网调频调压能力下降、安全裕度减小,单一交流故障将引发有功不平衡,进而可能导致功角稳定和潮流转移问题。现有紧急控制手段主要包括电气制动、快速汽门调节和切机切负荷等手段,依赖以同步发电机为主的控制资源。由于代价大、控制资源减少、恢复慢等问题,现有紧急控制手段在含高比例风电的送端电网中的适用范围和控制效果受到制约,可能无法有效阻止送端电网故障的发展,进而造成送端电网乃至受端电网的功角失稳、连锁跳闸和解列。随着变流器控制技术的发展和成熟,双馈感应风力发电机组（简称双馈风机,下同）在电网轻微故障下可保持变流器控制,在严重故障下利用转子撬棒等故障穿越控制躲过暂态冲击后可恢复变流器控制,从而保持故障下灵活的功率控制能力,双馈风机通过持续并网运行和功率控制的方式参与电网紧急控制具备了可行性,基于双馈风机的电网紧急控制成为研究的趋势和热点。然而现有研究中双馈风机的故障功率控制能力尚未得到清晰的刻画和充分的挖掘,在电网紧急控制中尚未得到充分利用,基于双馈风机功率控制能力的电网紧急控制方法还不够完善。为此,本文围绕如何充分利用双馈风机功率控制能力更高效地参与电网紧急控制这一问题展开研究,主要研究内容如下:（1）刻画了机组安全约束下双馈风机故障功率控制能力。首先分析了双馈风机的运行原理和故障下的暂态特性,在此基础上分析了电网故障下双馈风机功率控制能力的影响因素,通过空间矢量模型和数学解析方法计算了转子绕组、定子电压和转速约束下的双馈风机故障功率可控范围,从而刻画了考虑机组安全约束的双馈风机故障功率控制能力;（2）挖掘了源网耦合下的双馈风机故障功率控制能力。首先分析了电网故障下双馈风机和电网的耦合作用,研究了源网耦合下双馈风机故障功率可控范围的扩展,在此基础上提出了故障下的双馈风机并网持续时间提升方法,从而在功率控制能力的大小和可用时长两方面实现了双馈风机故障功率控制能力的挖掘,为电网紧急控制提供了理论基础。仿真结果证明了该方法的有效性;（3）提出了基于双馈风机故障功率控制能力挖掘的电网功角稳定控制方法。首先从功角特性曲线的角度定性分析了电网故障下双馈风机对同步发电机功角稳定性的影响,提出了考虑电压幅相变化的功角稳定评价指标,利用该指标定量分析了故障下双馈风机功率调整对电网功角稳定性的影响规律,研究了提升电网功角稳定性的双馈风机故障功率可控范围,从而提出了基于双馈风机故障功率控制能力挖掘的电网功角稳定控制方法。仿真结果表明,该方法通过计及电网电压幅值和相角的双重变化实现了双馈风机故障功率控制能力的充分利用和对电网功角稳定性的有效提升,可有效抑制送端电网有功不平衡引起的功角振荡;（4）提出了基于双馈风机故障功率控制能力拓展的电网紧急过载控制方法。首先从电动运行和转矩平衡的实现出发分析了故障下双馈风机功率控制能力拓展的原理,提出了双馈风机故障功率控制能力拓展方法。分析了双馈风机电动运行下考虑机组安全约束的故障功率控制能力,并提出了基于双馈风机故障功率控制能力拓展的电网紧急过载控制方法。仿真结果表明,该方法具有响应迅速、消耗有功平稳可控、恢复快等优势,可有效抑制送端电网有功不平衡引起的潮流转移。本文从电网故障下双馈风机功率控制能力的建模出发,通过考虑源网耦合特性的影响,从能力大小和可用时长两方面实现了双馈风机故障功率控制能力的挖掘,通过对电压幅相变化的考虑和双馈风机故障功率控制能力的利用提出了电网功角稳定控制方法,实现了对电网功角稳定性的有效提升。通过双馈风机电动运行实现了对其故障功率控制能力的拓展,并利用拓展的故障功率控制能力提出了电网紧急过载控制方法,从而抑制了送端电网有功不平衡引起的潮流转移问题。本文对电网故障下双馈风机功率控制能力的探讨可为双馈风机的控制理论和方法提供参考,基于双馈风机功率控制能力的电网紧急控制方法丰富了双馈风机功率控制能力的利用方式,弥补了现有紧急控制手段在含高比例风电的送端电网中的不足。