随着风电的大规模并网,给电网带来的冲击问题不容忽视。特别是风电系统的有功功率波动,通常会引起电网电压、频率发生波动,导致电能质量的下降,严重情况下,甚至会造成整个电力系统的崩溃。因此有必要对风电系统输出的功率进行平滑控制,从而减小对电网的扰动。本文针对风电波动功率的平滑控制策略以及蓄电池-超级电容的混合储能系统(Hybrid Energy Storage System,HESS)在其中的应用开展了研究。本文首先分析了双馈电机的工作原理,并对双馈风力发电系统的各个组成单元以及HESS进行数学建模,为实现对双馈电机定子侧有功、无功单独控制,对于转子侧变流器(RSC)建立了功率、电流双闭环控制策略,并可实现最大风能跟踪控制;对于网侧变流器(GSC),其控制策略设计的主要目的是稳住直流母线电压,设计了电压、电流双闭环的控制策略。最后在MATLAB/Simulink中仿真验证了该控制策略的有效性。其次,分析了风电输出波动功率对电网电压的不利影响,并提出了风电平滑控制策略。本文选择蓄电池-超级电容组成的HESS应用于风电功率平滑控制中。通过对HESS的储能特性进行数学推导,得出该系统具有高功率密度、高能量密度的特性。随后分析了HESS常用拓扑并指出各拓扑的优缺点。针对蓄电池、超级电容的储能特性,本文研究了一种有源级联式的拓扑结构,在此拓扑的基础上进一步确立了HESS的能量管理方案并提出了HESS容量配置方法。然后,提出了HESS平抑风电功率波动的整体控制方案。根据HESS能量管理方案确立双向DC/DC变换器的控制策略。对于DC/DC(A)变换器,设计了多滞环电流控制策略,使蓄电池可工作在分段电流模式下,防止超级电容荷电状态(SOC)脱离设置的运行区间最低限制;对DC/DC(B)变换器,设计功率、电流双闭环控制策略,使超级电容优先平抑风电波动功率。由于蓄电池循环寿命低,对HESS设计了一种可输出变滤波系数的模糊控制器,使风电在满足并网要求的前提下,降低风电输向电网功率的平滑度。相比定滤波系数下可实时调整HESS的出力,避免了蓄电池的频繁充放电,优化了HESS控制。最后,为了进一步验证HESS控制策略在实际应用中的可靠性,搭建了基于HESS的双馈风力发电系统物理实验平台,经过实验证明HESS功率平滑的控制策略有效性。