风能作为一种清洁可再生能源在化石能源日渐匮乏的今天被广泛应用。随着环境问题的突显,我国环保意识的逐渐加强,风能在我国能源中的地位逐渐提高。风能利用的主要方式是风力发电,通过将风能转化为电能满足大规模、远距离输送的要求。我国作为一个风电大国,在风力发电事业的发展上做到了世界领先。风力发电机的效率直接影响风能的利用率,在各种风力发电机中,双馈风力发电机以其优异的性能成为大容量风力发电机的主流机型。由于其独特的结构,实现了转速功率频率解耦,因而大大增强了风机的适应性,提高了发电效率;但同时导致双馈风机惯量缺失,在大规模并网后对系统的频率特性带来不可忽略的影响。为了解决这一问题,虚拟惯量控制(Virtual Inertia Control,VIC)被应用在双馈风机中。但传统的惯量控制在风机不同动能储备情况下适应性不强,而且配备惯量控制的风机在系统频率变化瞬间会产生较大的轴系扭振,损害轴系元件。本文对上述问题进行分析,并针对这些问题提出应对措施。主要工作内容包括:(1)分析了双馈风机的拓扑结构以及数学模型,根据其数学模型分析双馈风机实现矢量解耦控制的原理。对传统电力系统的频率特性进行建模分析,并在传统电力系统频率特性模型的基础上根据双馈风机的特性对其进行修改,得出风机在大规模并网后的系统频率特性模型。依据此模型对双馈风机大规模并网后系统频率特性的变化进行量化分析,并通过建模仿真对其分析结果进行验证。(2)通过分析虚拟惯量控制、的原理及其优缺点,提出一种发电机转速自适应的动态惯量控制,解决了传统虚拟惯量控制采用固定的控制参数,在转子动能储备充足时动能利用率差,在转子动能储备不足时容易因转速过低突然退出调频对系统频率造成二次冲击的问题。转速自适应惯量控制根据发电机转速估计当前状态下的转子动能储备,并依此改变惯量控制的比例系数。保证转子动能利用率的同时防止转子动能不足转速过低导致风机突然退出调频对系统频率的冲击。(3)针对具备惯量控制的双馈风机在频率变化时发生的轴系扭振现象,提出两种轴系扭振抑制方法。根据双馈风机轴系数学模型分析其成因,并定量的求出其影响因素。结合金属疲劳原理,分析轴系扭振的危害以及其抑制目标。根据转速与电磁转矩之间的数学关系,设计了一种轴系扭振抑制回路,可以增大系统阻尼,减小扭振幅值,降低扭振频率,从而减小扭振应力大小与应力循环次数,降低轴系扭振对轴系元件的损害。针对双馈风机在惯量控制瞬间产生较大电磁转矩冲击的问题,在惯量控制回路中加入斜率限制,通过限制调频功率增加速度减小频率变化瞬间的电磁转矩冲击。通过仿真验证,两种方法均能起到很好的轴系扭振抑制效果。