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随着社会经济及技术的全面发展,风力发电技术也展现出蓬勃发展生机,在新能源中的占比越来越高。然而,高风电渗透率使得电网系统稳定性降低,风电机组连接弱电网引发振荡等问题也不断发生。本文以全功率永磁同步风力发电机组为研究对象,针对风电机组连接电网导致系统惯量降低问题,分析并提出了虚拟惯量控制及附加频率控制;针对风电机组连接弱电网产生的振荡、运行稳定性下降等问题,分析并提出了鲁棒控制及虚拟同步控制等策略。文本所做的具体工作如下:(1)建立了永磁同步发电机和全功率背靠背变流器的数学模型,介绍了全功率PMSG风力发电机组机侧变流器和网侧变流器的常规控制策略。同时,详细研究了基于全阶状态滑模观测器的PMSG电机无位置传感器控制策略。(2)分析了常规火力发电机组电网系统的惯性,据此提出了全功率PMSG风电机组虚拟惯量控制原理及结构,详细分析了虚拟惯量控制的参数设计,研究了参数对机组稳定运行的影响。(3)对常规控制的直驱式全功率风电机组进行序阻抗建模,主要关注网侧变流器锁相环、电流环和主电路等环节。根据机组序阻抗分析了常规控制下PMSG风机连接弱电网发生振荡的原因,并以一组大功率PMSG风机参数为例验证了序阻抗稳定性分析的正确性。(4)研究并提出基于μ综合的交流母线电压鲁棒控制器,提高机组并网稳定性。对PMSG风电机组网侧变流器进行了小信号建模,介绍了鲁棒控制器原理和设计方法,针对PMSG风机鲁棒控制与常规控制做了对比。(5)提出全功率PMSG风电机组虚拟同步控制策略,即PMSG-VSG控制策略。首先介绍了PMSG-VSG控制策略各部分的组成,包括PMSG机侧控制直流电压、网侧电压电流内环控制、有功-功角和无功-电压控制、预同步控制及虚拟阻抗控制等。然后分析了PMSG-VSG控制中惯性时间常数、阻尼系数、滤波器时间常数、电压环PI等参数的设计以及虚拟惯量和一次调频等并网特性。