由于风电并网系统的控制特性与同步发电机具有显著差异,导致以风电并网系统为代表的锁相同步型可再生能源发电单元的暂态同步机制正逐步发生根本性的改变。尤其在高度电力电子化的控制特性及复杂的暂态行为下,导致风电并网系统面临同步特征不明、失稳机理不清、故障形态演化规律多样的暂态同步稳定问题,缺乏相应的理论支撑和物理概念清晰的分析方法和失稳判据,同时,影响系统暂态稳定性的关键因素也未能定量描述,难以针对性地提出适用的暂态同步稳定控制方案。此外,受电网导则的约束以及暂态序贯切换控制特性的影响,不仅导致风电并网系统在不同故障阶段面临多样化的大干扰同步失稳风险,也加剧了风电并网系统与电网阻抗的交互特性,导致在低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）阶段也面临小干扰同步稳定性的问题。目前,尚未能系统性地从故障全阶段的角度认识风电并网系统的暂态同步机制、未能统一性地揭示其暂态同步稳定问题,同时也未能全面地提出大/小干扰自适应同步稳定控制方法。因此,本论文以锁相同步型风电并网系统为研究对象,对其在电网短路条件下的暂态同步稳定性问题展开分析和研究,旨在系统性地揭示电网短路故障场景下风电并网系统的暂态失稳机理及其故障演化规律,物理性地刻画风电并网系统的同步特征及其在不同故障阶段的变化特性,提出直观的暂态同步失稳特性描述方法、量化的暂态同步失稳判据以及大/小干扰同步稳定评估指数,进而制定对应的系统匹配原则以及暂态自适应主动致稳控制方法。论文的主要研究内容如下:（1）首先根据风电并网系统在故障持续期间的典型故障穿越控制模式,从电路特性的角度建立了能够反映其外特性的大信号等效电路模型;然后基于多电压矢量间的空间位置关系和物理量的耦合特性,提出了一种动态矢量三角形图示分析法,直观地揭示了风电并网系统的暂态工作点偏移规律、大信号失步机理及不同的故障演化形态;进而通过分析各电压矢量在空间上的相对运动规律,并结合锁相环（Phase-Locked Loop,PLL）的鉴相器特性推导了风电并网系统在不同工况下发生平衡点缺失的边界条件,并详细界定了大信号同步稳定运行区域划分准则;在此基础上,进一步提出了“线路阻抗压降角裕度”指数,实现了对大信号同步失稳风险的量化评估,同时量化揭示了不同关键因素对大信号同步稳定运行范围的影响程度;最后,从无功电流降载、优化有功/无功电流配比以及阻抗抵消的角度分别提出了大信号同步稳定控制策略。时域仿真和实验验证了理论分析的正确性、失稳风险评估判据的准确性和所提控制策略的有效性。（2）根据风电并网系统的暂态序贯切换控制特性,将其暂态响应过程划分为5个阶段;并计及PLL的非线性行为建立了适用于不同故障阶段的等效转子摇摆方程,刻画了虚拟转矩、虚拟转动惯量、虚拟阻尼等同步特征属性,同时分析了电网状态、系统运行/控制参数对同步特征的影响规律;进而通过分析不平衡虚拟转矩激励下等效功角/并网点电压的耦合驱动关系,阐释了风电并网系统的暂态同步机制;在此基础上,探索不同同步特征对暂态能量积累/释放的影响规律,揭示不匹配暂态能量导致风电并网系统在不同阶段发生不同暂态失步形态的内在机理;最终完整地提出了包括等效等面积准则、临界故障检测时间在内的适用于不同故障阶段的暂态同步稳定判据。时域仿真和实验验证了分析结果和同步稳定判据的正确性。（3）以风电并网系统在LVRT期间的等效转子运动方程为例,建立了相应的小信号状态空间模型,利用根轨迹分析了电网运行状态、线路阻抗参数、系统运行/控制参数对风电并网系统在LVRT期间的准静态小干扰同步稳定性的影响规律,最终提出了等效整步转矩系数和准静态阻尼比分别作为风电并网系统在故障持续期间的稳定平衡点判据以及准静态小干扰同步稳定性指数。（4）为解决风电并网系统在电网短路故障下的平衡点存在性、暂态能量匹配性以及准静态小干扰同步稳定性的问题,通过提取对大/小干扰同步稳定性有一致性影响规律的关键影响因素,分别从参数设计、运行方式改善和附加稳定控制器布局的角度分析了大/小干扰同步稳定控制策略设计原则的一致性;然后通过构建自适应负反馈回路,分别从调整运行方式、补偿电网线路阻抗以及附加稳定控制器的角度提出了相应的自适应暂态同步稳定控制策略;最后分别从同步特征指数变化规律、平衡点存在范围、暂态能量变化特性、等效整步转矩系数以及准静态阻尼比的角度量化分析了不同控制方案对风电并网系统暂态同步机制的改善机理,提出了相应的参数整定指导方案。时域仿真和实验验证了所提自适应暂态同步稳定控制策略的有效性。本文所做工作可为风电并网系统的暂态失稳机理分析与控制提供理论依据,并为大规模风电接入电力系统安全稳定运行提供技术支撑。