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由于风能的随机性和波动性,大规模并网风电系统的应用会诱发电网振荡,频率失稳等一系列问题。多时间尺度建模是分析风电机组的自身固有特性与电网特性相互影响的机理、进而解决大规模风电接入电力系统诱发的不正常交互问题的关键技术。本文围绕双馈式并网风力发电系统的多时间尺度建模及弱电网连接条件下稳定性分析展开研究,主要的工作以及创新点如下:1.针对双馈式风力发电内在控制系统的多时间尺度特性,建立了忽略功率外环的慢动态过程、但包含电流内环的电流控制时间尺度下的系统数学模型,进而深入分析了电流控制时间尺度下,双馈式风力发电系统接入不同程度的弱网条件下的并网点电压的小干扰稳定性。分析结果表明并网双馈风力发电系统采用电流矢量控制方法时,随着接入点电网强度的减弱,接入点电压在遭受小干扰时容易失稳。2.忽略了双馈式风力发电系统电流控制内环的快速动态过程,建立了包含功率控制外环和锁相环的直流电压控制时间尺度下的系统数学模型,进而分析了双馈式风力发电系统的锁相环控制参数、功率外环控制参数以及电网强度对系统直流母线电压稳定性的影响。分析结果表明电网强度减弱直流母线电压易面临失稳的问题,同时,转子侧控制系统也会对直流母线电压稳定性产生影响。但是,在电网强度较强时直流母线电压稳定性主要受锁相环带宽影响;3.以上对双馈式风力发电控制系统的分析结果表明:锁相环和电流控制是弱网条件下风电系统与电网不正常交互的重要因素。因此,本文提出了省略锁相环定向和电流控制环节的虚拟同步控制策略,分析了采用虚拟同步控制策略下的双馈式风力发电系统与电网之间的交互影响。分析结果表明:阻尼系数在40到120范围内增大时将有利于功率输出的稳定,采用虚拟同步控制策略随着电网强度的减弱有功功率控制带宽将会降低,有利于有功输出的稳定。4.在PSCAD/EMTDC环境中搭建了双馈式风力发电系统接入弱电网的模型,验证理论分析,并对所提的控制策略进行了综合仿真验证。仿真结果与理论分析结果相一致。