随着可再生能源发电注入比例的不断提高，电力系统的等效惯量相对减少，对电网严重功率缺额下的调频造成了很大压力。而在各种可再生能源发电类型中，风力发电具有大规模集中式并网的特点，相比分布式发电更容易接受调度与控制，因此，如何挖掘风力发电系统的调频潜力已经成为国内外研究的热点。在目前已有的风电机组参与调频的控制方法中，基于转子动能控制的基于双馈感应发电机的风电机组(简称为“DFIG风电机组”)的调频策略，更具备技术优势和应用前景。为此，本文面向以DFIG风电机组为基础、包含高比例风力发电的电力系统(简称为“DFIG风电系统”)，研究了DFIG风电机组参与电力系统调频的建模、分析与控制。研究取得的主要成果如下：
　　(1)重新定义了异步电机的实用变量，推导出了DFIG发电机的幅相模型。新的实用变量本身不受系统频率变化的影响，新的发电机模型方程中可以准确计及系统频率的变化，从而有助于DFIG风电机组在频率波动下的分析与控制研究。
　　(2)推导了DFIG风电机组等效惯量和等效阻尼的解析表达式，为分析风电系统的频率响应提供了依据。通过频域分析及时域仿真研究了DFIG风电系统频率响应的影响因素，研究结果表明，DFIG风电机组工作于功率恒定控制区时，对系统频率有较好的支持，而工作于其他区域时甚至可能恶化系统的频率响应。
　　(3)针对中低风速条件下DFIG风电机组常规控制强烈影响常规虚拟惯量控制效果的问题，在辨识得到频率控制相关参数的基础上，提出了一种增强频率控制策略。该控制器策略在启动虚拟惯量控制的同时，将虚拟转速量测信号输入到DFIG风电机组的控制回路，从而屏蔽了最大功率跟踪控制和转子转速控制对虚拟惯量控制的削弱作用，有效提升了DFIG风电系统在中低风速条件下的频率支撑能力。
　　(4)针对经典系统频率响应模型(SFR模型)不适用于含有较多水轮机或新能源发电的电力系统等问题，提出了一种通用SFR模型(G-SFR模型)。G-SFR模型采用标准传递函数来描述混合的原动机及调速器的等效动态模型，解决了经典SFR模型的适应性问题。G-SFR模型结构简洁统一，模型参数均可唯一辨识，仿真算例和实测数据验证了G-SFR模型的有效性和实用性。
　　上述研究成果，为DFIG风电系统频率响应的建模、分析与控制提供了理论基础，有助于提升DFIG风电系统的频率动态安全。