为获得最大能源利用率,变速风电机组采用独立于电网的功率调节方式,导致风力机转速与电网频率解耦,使得高风电渗透率的系统调频能力大大削弱。本文主要研究的对象为风电机组的附加有功功率控制技术,将电网频率变化引入风电机组的控制系统,利用风电机组并网变流器灵活可控的有功调节能力,改善系统调频能力与暂态稳定。本文的主要研究内容包括:首先,分析基于定子电压定向控制策略的风电机组变流器控制系统工作原理,在此基础上,提出转子侧功率外环附加-定子侧矢量控制方案,实现解耦控制。搭建风电并网系统数学模型,将风电机组等效为可变接地导纳,研究风电机组并入对常规发电机组自导纳的影响机理,推导风电介入后系统等值转子运动方程,得到系统暂态能量函数。基于暂态能量法,分析附加有功功率控制对系统暂态稳定性的影响机理。然后,结合附加功率控制电网系统控制原理,建立风电并网系统的小干扰模型,分析风电功率控制参数设置对系统阻尼比的影响,结果表明控制参数设置不当可能对系统振荡产生负阻尼,系统的小干扰稳定裕度降低,容易引发系统同步发电机的低频振荡。利用积分流形法,对状态方程降阶处理,推导得到系统二阶状态方程,求解方程特征根,分析附加功率控制对风电机组轴系稳定性的影响,结果表明当送电端附加有功功率控制系数越大,越容易造成风电机组轴系振荡的发生。其次,结合附加功率控制对暂态稳定、小干扰稳定的影响机理分析,综合对功角特性、风电机轴系影响特性,提出分阶段变系数附加功率综合控制策略,提出实现方法,使接入不同发电区域的风电机组所产生的附加暂态能量,既可以减小同调机群加速能量的积累,也能够分担系统所需减速能量。最后,通过在Matlab/Simulink仿真平台搭建含高渗透率风电的互联系统模型,对接入不同发电区域的风电机组设置不同功率控制方法,通过时域仿真得到系统中同步发电机和风电机组不同电气量的动态响应波形。仿真结果表明在暂态事件中高渗透率风电并网系统具备灵活的功率响应能力,能够为系统的频率调节提供支持,并有效改善系统的暂态稳定性能。