利用风能、太阳能等可再生能源代替日益枯竭的化石能源已经成为人类社会实现可持续发展的关键途径。风能是世界上增长最快的清洁能源之一,是仅次于水电、核电的第三大清洁能源。然而风力发电机通过电力电子设备接入电网,并且采用基于锁相环的传统矢量控制,其动态行为不如同步发电机友好,尤其在弱电网下的抗扰动能力更差。随着风电的比重不断提高,电网强度持续下降,从而造成了一系列安全稳定事故:如电网故障后的风电场集体跳闸事故,以及近年来频发的次同步振荡事件等。这造成了严重的弃风现象以及风电场建设的停滞,制约了风电的进一步发展。为加强风电接入后电网的稳定性,让风力发电机模拟同步发电机的动态行为是一种有效的解决办法。近年来有不少同步控制应用在逆变器中的相关研究,但关于同步控制应用在双馈风机中的研究甚少。在此背景下,本文分别对传统矢量控制和同步控制两种控制方式在双馈风机的以下几方面进行了研究,对比分析同步控制方式的优势,并且针对相关问题提出了解决措施,主要完成的工作如下:1、利用不同短路比下的灵敏度和互补灵敏度曲线,对两种控制方式下双馈风机的鲁棒性和控制性能进行了对比。从而得出在弱电网下同步控制的鲁棒性和控制性能要明显优于传统矢量控制的结论。在此基础上,利用多输入多输出系统的灵敏度最大奇异值扩展约束条件,得出了传统矢量控制下双馈风机的临界短路比。最后,结合仿真算例对两种控制方式进行了对比,验证了频域分析结果的正确性。2、利用模态分析法在两种控制方式下对接入串补线路的双馈风机系统进行了次同步振荡分析,分析结果表明:调节定子功率外环和转子电流内环的比例系数会使两对固有的次同步振荡模态往相反的方向移动,调节不当反而会激活另一个潜在的次同步振荡模态;利用同步控制可以有效抑制双馈风机的次同步振荡。在此基础上本文提出了一种利用两种控制方式的双馈风机在风电场内部进行混联的次同步振荡抑制方法,并且得出了不同线路参数和串补度下同步控制的最低混联比。3、针对经典故障穿越控制方法不利于弱电网下电压稳定的问题,提出了一种适用于弱电网和孤网系统的新型故障穿越控制方法。这种新型控制方法基于同步控制,通过有功电流-频率和无功电流-电压下垂控制风机出口电压的角度和幅值,使双馈风机以可控电压源的外特性运行。该控制方法能使双馈风机在弱网的对称和不对称故障中迅速提供无功和有功电流,并且能在故障清除后的重励磁暂态过程中提高系统的电压稳定性。最后本文通过双馈风机接入无穷大电网、实际电网、以及孤网的仿真算例验证了该故障穿越控制方法的有效性及优越性。4、提出了 一种双馈风电机组与柔直输电系统的新型协调控制策略:接入风电场的送端换流站采用基于锁相环的传统矢量控制,并且在其有功功率控制外环中加入有功功率-直流电压平方的下垂特性;双馈风力发电机组采用同步控制,调节海上风电场交流电网的电压幅值和角度。相对于经典协调控制策略,该策略可以加强受端交流电网故障下柔直输.电系统的直流暂态电压稳定性,并且对通信延时不敏感,通信成本较低。本文以风电场接入两端柔直输电系统作为仿真研究对象,通过仿真分析验证了该协调控制策略的优越性。