全功率变频风电机组通过全功率变流器与电网相连,在该变流器的控制下可实现最大功率追踪,直流母线控制等一系列控制。但正是由于该变流器的存在,使得风电机组与电网解耦,在系统频率波动时不能够对电网提供频率支撑。随着大规模风电并网的发展,系统中风电占比也逐渐升高,为了能有效推广风力发电,开展响应系统频率的惯性控制研究非常必要。本文在了解国内外相关研究现状的基础上,首先分析了全功率变频风电机组的控制技术及其动态稳定性。根据在电网正常运行时风力机及永磁同步发电机的运行特性和数学模型,选择背靠背式PWM全功率变流器并其运行控制策略进行了研究。其次,分析了在电网调频要求下传统机组参与调频及风电机组惯性响应。针对系统有功不平衡,频率发生波动时,全功率变频风电机不能做出响应。本文提出了结合下垂控制的虚拟惯性控制,以利用储存在风力机转子上的动能。同时根据实时的系统频率、输出功率、转子转速以及外部风速等因素,对虚拟惯性控制中惯性增益值和下垂增益值进行创新性地优化,得出了一个动态的优化增益值。在惯性协调控制方面加入含模式切换的功率控制模块,使得系统正常和频率波动两种运行状态下风力机可以灵活切换工作模式。在后期的仿真验证中,含动态增益值的惯性控制对系统频率的调节优于未采用惯性控制以及采用固定增益值的惯性控制的风电机组。风力机实际运行的功率追踪曲线由原先的最大功率追踪曲线下调到某一设定曲线,该曲线与最大功率追踪曲线存在一定比值关系即功率追踪率。起目的是为了满足惯性控制过程中,风电机组可以灵活地改变有功输出,进而响应系统频率变化。所以仅考虑风机的惯性响应,来改变风力机有功输出,不能达到功率输出的最大化。综合考虑了风电机组惯性响应和风力机有功输出的最大化,本文还对PSO算法进行了改进,并将其用于优化功率追踪率中。最后经仿真验证,优化的效果既满足了机组惯性响应需求又达到了有功输出的最大化。综上,本文为解决全功率变频风力发电机组惯性响应控制的问题,创新性地提出了惯性增益值和下垂增益值的优化公式,以及惯性协调控制策略。并且考虑到改进的功率追踪对惯性控制的的影响,提出了改进的粒子群算法对不同运行模型下的功率追踪率进行优化。