大力发展以风电为代表的新能源是我国推动清洁能源转型的重大需求。风电并网是实现其经济高效大规模消纳的主要手段。与火电同步机组不同,风电通过电力电子设备并网,具有惯性小、抗扰性弱、多时间尺度动态响应等特性,风电并网系统有可能会出现由电力电子设备主导的机理不明的宽频带振荡和暂态同步稳定问题。因此,为了保障风电并网系统的安全稳定运行,亟需开展风电并网系统的宽频带振荡和暂态同步稳定的分析与控制研究。本文以风电场并网系统为研究对象,首先针对三种不同类型风电场经柔性直流并网系统的宽频带振荡问题,分别提出了基于序阻抗法的次同步和中频振荡的机理特性分析方法与抑制措施;然后,针对基于虚拟同步控制的风电场直接并网系统在严重故障下的暂态同步稳定问题,分别提出了适用于可即时获取和不能即时获取故障信息两种场景的同时实现暂态功角稳定和电流限制的协调控制方法。本文的主要工作以及取得的成果如下:1、针对直驱风场经柔直并网系统的中频振荡问题,基于对兼顾降阶建模与耦合影响的考虑,建立了直驱风场经柔直并网系统的单输入单输出等效序阻抗模型,据此准确揭示了系统中频振荡机理,源于直驱风场直流电压环的耦合影响。分析了直驱风场和柔直换流站参数对中频振荡特性的影响。提出了基于虚拟阻抗的电流反馈控制以抑制该中频振荡,仿真验证了理论分析的准确性和所提控制策略的有效性。2、针对双馈风场经柔直并网系统的次同步振荡问题,基于对稳定性直观解析的量化分析的考虑,建立了考虑双馈风场多机接入柔直的降阶序阻抗模型,并进一步构建了该系统的简化等效电路模型,据此揭示了系统次同步振荡机理,源于双馈风场的转子负滑差使双馈风场表现为负阻感性质,与柔直换流站构成负电阻的等效串联谐振电路。分析了双馈风场和柔直换流站参数对次同步振荡特性的影响。提出了可避免该次同步振荡发生的控制参数优化设计的指导建议,并通过仿真和硬件在环实验验证了理论分析的准确性。3、针对双馈风场与本地电网经柔直并网系统的中频振荡问题,基于对“风火打捆”方式带来的稳定性影响的考虑,建立了该场景下采用定功率控制的柔直送端换流站的降阶序阻抗模型。与双馈风场或者功率逆变器的次同步振荡不同,该中频振荡源于柔直送端站在中频段的负阻尼效应。分析了柔直送端站、本地电网、双馈风场的控制参数与运行条件对中频振荡特性的影响。提出了基于滤波的电压前馈控制以抑制该中频振荡,仿真验证了理论分析的准确性和所提控制策略的有效性。4、针对虚拟同步控制风场在故障信息能够即时获取场景下的暂态功角失稳和过流问题,基于对行波法的快速故障信息获取的考虑,推导了虚拟同步控制风场在故障发生后的大信号模型。通过协调利用有功环和无功环的控制裕度,提出了一种基于模式切换和附加反馈控制两阶段同时控制方法。据此实现了对风场暂态功角的精确控制,同时实现了故障中的电流限制和故障切线后阶段的电压支撑。仿真验证了该方法在单机和两机并联系统中对称和不对称故障下的有效性,并讨论了该方法对参数误差的鲁棒性和可行域。5、针对虚拟同步控制风场在故障信息不能即时获取场景下的暂态功角失稳和过流问题,基于对无故障信息下精确控制难以实现的考虑,提出了一种不基于故障信息的双环自适应控制方法,在实现风场暂态功角稳定提升和电流限制的同时,还考虑了并网标准对无功电流的要求。分析了不同故障程度下的可行参数域,并通过参数拟合提出了基于无功电流反馈的双环自适应控制。针对不同故障程度,通过参数自适应调节可以保持控制参数在可行域内,从而实现控制目标。仿真验证了所提控制在单机并网系统以及与跟网型风场的两机并联系统中的有效性。