近年来以风力发电为代表的可再生能源发电发展迅速,并网容量逐年提升。但由于其波动性、间歇性的特点,大规模的风电并网也对系统的安全稳定带来了一定的影响。双馈感应发电机因其运行速度范围广、发电机体积小、成本较低等优点成为应用最广泛的风力发电机,论文的研究对象主要为双馈风电场。双馈风力发电机的转子通过电力电子装置与系统相连,其输出功率与系统频率解耦,无法像传统同步机一样响应系统频率的变化,因此在高比例风力发电地区,系统的频率稳定性遭受了很大的影响。当前越来越多的研究开始关注风力发电主动参与调频的可行性。论文的主要研究内容即为并离网条件下双馈风电场的频率下垂控制。论文首先概述了双馈风力发电机的基本运行控制原理以及数学模型,包括风电机组的最大功率控制、PWM变换器控制、桨距角控制等。其次介绍了双馈风机参与调频的减载控制方法,包括超速减载控制和变桨距角减载控制,对于两种减载控制方法的运行范围、响应速度、调频过程中的能量变化进行了深入的分析。针对采用超速控制和下垂控制相结合的风机,论文列写其控制和转子运动方程,与系统频率方程相结合,建立了含有风机调频的系统频率响应模型,可以用于分析各参数变化对于系统频率变化的影响。在并网条件下,双馈风电场采用频率下垂控制主要用来参与系统的一次调频。风电场参与频率调整的控制策略主要包括风电场功率分配以及风电场调频控制两部分。论文在分析两种减载方式特点的基础上,提出了以优先采用超速控制减载机组作为首要控制目标的风电场功率分配策略,不同风速的机组减载率也不相同,该策略能够最大限度得储存风电机组转子动能用于调频,有利于提高系统频率的动态特性;风电场调频控制策略采用了减载控制与下垂控制相结合的方法,通过公式推导整定各风速风机的下垂系数,变下垂系数控制策略使得风电场能够有效释放最大备用功率。仿真分析中对比了当前常用的控制策略,结果表明论文所提策略对系统频率的动态响应特性及稳态值有明显提升。离网条件下,本文通过引入内电势的概念对采用定子电压定向和定子磁链定向的双馈风机独立运行系统分别进行了建模,解释了采用下垂控制能使离网系统稳定运行的实现机理。论文通过对模型的线性化建立了离网系统有功-频率的传递函数,利用传递函数分析了各参数对于系统频率动态及稳定性的影响。仿真结果验证了所提模型的正确性。