能源是人类文明进步与社会发展的基石,与民生国计息息相关。大力发展可再生能源,是贯彻落实习近平总书记关于国家能源安全发展“四个革命、一个合作”战略思想的重要措施,对促进低碳经济及实现能源可持续发展意义重大。然而,随着直驱风电机组在电力系统中的比例不断增加,直驱风电场接入电网的宽频带振荡问题日益凸显。这些宽频带振荡会造成设备损坏和触发保护装置动作,不仅严重制约可再生能源的高效消纳,还威胁电力系统的安全稳定运行,给风机制造厂商、发电厂家、电网公司以及重要用电负荷等造成巨大的经济损失。因此,直驱风电场小扰动导纳建模及其弱电网下稳定控制技术的研究已迫在眉睫。本文在国家重点研发计划等项目的资助下,从直驱风电机组的频率耦合导纳建模方法、直驱风电机组频率耦合导纳测量方法与装备、直驱风电场的频率耦合导纳聚合建模方法、弱电网下直驱风电场的宽频带振荡机理分析及其抑制方法五个方面依次展开研究,解决了直驱风电场频率耦合导纳建模及小扰动稳定控制等难题,为大规模可再生能源的稳定并网消纳提供理论基础与技术支撑。论文主要创新如下:（1）考虑频率耦合、控制方式等因素的影响,建立了电流闭环控制型直驱风电机组、直接功率控制型直驱风电机组以及基于线性自抗扰控制锁相环（Phase-Locked Loop based on Linear Active Disturbance Rejection Controller,LADRC-PLL）型直驱风电机组的频率耦合导纳模型,对比分析了三种不同控制方式下直驱风电机组的导纳特性。电流闭环控制型直驱风电机组的非对角元素导纳幅值在较低频段与对角元素导纳幅值大小相当,在较高频段远远小于对角元素导纳幅值;直接功率控制型直驱风电机组的非对角元素导纳幅值在较低频段小于对角元素导纳幅值,在较高频段与对角元素导纳幅值大小相当;LADRC-PLL型直驱风电机组在次/超同步频段的导纳特性与电流闭环控制型直驱风电机组存在较大差异,直驱风电机组使用LADRC-PLL后,其次/超同步频段呈负阻性的频率范围被缩小,且其负阻性被削弱,有利于减小直驱风电机组并网系统发生稳定性问题的风险。（2）采用传统频率耦合导纳测量方法对直驱风电机组进行测量时,其导纳矩阵中非对角元素导纳的相位呈现伪时变特性,导致该现象的本质原因是:FFT分析得到的相位是信号在采样起始时刻的相位,并不是该信号的初相位;由于考虑频率耦合现象的影响,非对角元素导纳中的分子和分母项频率不一致,导致无法抵消采样起始时刻对信号相位的影响。对此,本文提出了基于相位校正的直驱风电机组频率耦合导纳测量方法,可准确测量被测对象的频率耦合导纳特性。综合考虑频率混叠、频谱泄露、栅栏效应等因素的影响,提出了35kV/1MVA频率耦合导纳测量装备的系统方案,研制出了方便运输和吊装的户外式35kV/1MVA频率耦合导纳测量装备样机,高压电阻和高压SVG的频率耦合导纳测量验证了3 5 kV/1MVA频率耦合导纳测量装备样机的准确性和有效性。（3）计及直驱风电场内变压器、集电线路的影响,分别建立了电流闭环控制型直驱风电场、直接功率控制型直驱风电场及LADRC-PLL型直驱风电场的频率耦合导纳模型并分析验证。基于建立的频率耦合导纳模型,分别分析了电流闭环控制型、直接功率控制型、LADRC-PLL型单台直驱风电机组与直驱风电场接入弱电网的宽频带振荡机理:主导稳定性的导纳元素呈负阻性的频带易发生并网逆变器与弱电网的交互,电网越弱、锁相环与控制内环及外环带宽越大,直驱风电机组越容易失稳。直驱风电场稳定性由直驱风电机组主导,场站内集电线路对系统稳定性影响较小;变压器导纳会对系统稳定裕度产生一定影响,分析场站稳定性时不可忽略变压器的影响。三种不同控制方式中,采用LADRC-PLL控制的直驱风电机组及其直驱风电场具有更强的弱电网适应性,且LADRC-PLL对其控制参数具有较强的鲁棒性并拥有更好的动态性能。（4）考虑电网阻抗、锁相环、控制外环及控制内环等因素的影响,建立了直驱风电机组的小信号模型,揭示了电网阻抗是通过直流电压外环和锁相环对直驱风电机组并网稳定性造成不利影响。为了抑制该不利影响,提出了直驱风电机组并网逆变器的双轴电压前馈振荡抑制方法,该方法前馈公共耦合点处小扰动电压d轴分量以抑制电网阻抗经直流电压外环与直驱风电机组的交互;前馈公共耦合点处小扰动电压q轴分量以抵消电网阻抗经锁相环与直驱风电机组的交互。施加双轴电压前馈振荡抑制方法后,增大了直驱风电机组及直驱风电场频率耦合导纳模型中对角元素导纳的正阻性分量,增强了系统阻尼,减小了系统振荡风险,有利于提高系统稳定性。