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风力发电机组装机容量不断扩大,使得风力发电系统的输出电能质量和并网运行的安全可靠性受到越来越多的关注。我国的大型风电场大多安装在大电网的末端,所接入环境为弱电网环境,常存在电压不平衡、谐波畸变等非理想状况。为维持电网可靠性和稳定性、风力发电机组运行安全性,我国风电并网标准《风电场接入电力系统技术规定》和《风电场接入电网技术规定》均要求在电网不平衡及谐波畸变下,接入电网的风电系统能持续不脱网运行,且输出电能质量符合相关标准。考虑我国实际情况,本文对应用最为广泛的双馈异步感应(doubly fed induction generator, DFIG)风电机组在不平衡及谐波畸变电网下的增强运行控制展开研究。论文的研究重点为：1)谐波畸变电网下DFIG风电系统矢量控制性能评估及改进矢量控制方案；2)不平衡及谐波畸变电网下DFIG风电系统积分滑模控制性能评估及谐振滑模控制方案。主要研究内容和贡献有：1)建立了谐波畸变电网下DFIG风电系统的数学模型,描述了该电网条件下DFIG风电系统的电流、功率、转矩等。分析了该电网下,传统矢量控制中滤波器参数及控制器参数对机侧变流器(rotor side converter, RSC)和网侧变流器(gridside converter, GSC)谐波抑制能力的影响,证明了DFIG风电系统传统矢量控制在谐波畸变电网下的局限性,并通过仿真和实验进行了验证。2)提出了谐波畸变电网条件下包括GSC和RSC的DFIG风电系统的改进矢量控制策略。针对GSC,提出了基于比例-积分-谐振(proportional integral resonant,PIR)电流控制器的改进矢量控制方案,实现输出电流正弦或输出有功功率和无功功率平稳无脉动两个辅助控制目标。针对RSC,提出基于定子电流谐振闭环的改进矢量控制策略,实现转子电流正弦、定子电流正弦、消除定子有功功率和无功功率脉动、消除电机电磁转矩和定子无功功率脉动等4个辅助控制目标。进而提出基于改进矢量控制的DFIG风电系统协同控制方案,实现DFIG电磁转矩平稳、系统输出电流正弦或者系统输出功率平稳2个辅助控制目标。针对以上所提控制策略,进行了仿真和实验验证。3)为了增强模型参数变化下DFIG风电系统的鲁棒性,分别设计GSC和RSC的积分滑模控制方案,并给出控制参数选取原则。然后对不平衡及谐波电网下积分滑模控制性能进行评估,证明了积分滑模控制在不平衡及谐波畸变电网下无法实现无静差控制。最后,通过仿真和实验进行了验证。4)为消除积分滑模控制在不平衡及谐波电网下的跟踪误差,在滑动面方程中加入相应的谐振项,提出了GSC及DFIG谐振滑模控制策略。对GSC谐振滑模控制方案提出了输出电流正弦、输出有功功率和无功功率平稳无脉动两个辅助控制目标及其参考计算；对DFIG谐振滑模控制方案提出了定子电流正弦、定子有功功率和无功功率平稳无脉动、DFIG电磁转矩和定子无功功率平稳无脉动等三个辅助控制目标及其参考计算,并对所提谐振滑模控制策略进行了实验验证。