风能作为当今世界上发展最快速的可再生能源,在我国电力系统中所占的比重越来越大,风电场并网对电网小信号稳定性的影响已不容忽视。随着并网风电场数量增多,忽略多台双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)之间的交互影响,采用简化的单机-无穷大小信号稳定分析模型已无法准确描述风电并网对电力系统的影响,可能使得电网运行中面临更多不可预知的风险。计及多DFIG机组动态模型、风速、变换器控制策略、变换器控制参数等影响,建立全风速多DFIG机组并网小信号稳定分析模型,并提出计及电网小信号稳定裕度的风电机组变换器控制参数整定算法,对于提高电网的小信号稳定性,提高电网对风电的消纳能力具有很重要的现实意义。本文主要研究内容如下:(1)网侧变换器采用定子电压定向控制,转子侧变换器分别采用定子磁链定向控制和直接功率控制(direct power control,DPC),分别建立了相对应的多双馈风电机组并网动态模型及仿真模块,包括DFIG、风力机轴系、动态电容、桨距角控制器、网侧变换器、转子侧变换器等。(2)针对全风速多DFIG机组并网小信号稳定性研究,以李雅普诺夫线性化方法为理论基础,建立了小信号稳定分析模型。推导了转子侧变换器分别采用定子磁链定向控制策略和DPC策略时,全风速多DFIG机组并网的小信号模型。通过算例分析,对比了采用同一组变换器控制参数,全风速下单台和多台双馈风电机组并网对系统小信号稳定性的影响。结果表明:全风速下,同一组控制器参数的多DFIG机组并网时,可能会使得系统小信号失稳,必须开展全风速下多DFIG机组并网稳定的变换器控制参数整定方法研究。(3)提出了全风速系统小信号稳定的变换器控制参数整定算法。DFIG机组运行区域可分为最大功率跟踪区、恒转速区和恒功率区。分别在三个区域计算出多DFIG机组并网时系统稳定裕度,以最小系统稳定裕度作为可行性校验,并以三区域系统最小稳定裕度最大化作为优化算法整定目标。算例结果表明:本文所提算法可以实现多DFIG机组并网小信号稳定的变换器控制参数优化,改善多双馈风机全风速并网的小信号稳定性。(4)应用Matlab/Simulink搭建了多DFIG机组并网小信号仿真模块,并对全风速多DFIG机组并网的稳定性做了仿真试验研究,仿真结果与理论分析一致。