随着世界经济的快速发展,大力发展新能源发电技术以减少并逐步代替传统化石能源发电已成为必然趋势。风能作为清洁无污染的可再生能源,蕴量丰富,具有巨大的开发潜力,已然成为重要的新能源发电来源。双馈风力发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)是当前风电市场的主流机型,其使用的电力电子变流器矢量控制导致了风电机组输出功率与系统频率的解耦,使风电机组固有惯量无法响应系统频率变化,影响系统的频率稳定。为了减少大规模风电并网对系统频率稳定的影响,本文的研究基于风力发电系统功率控制方法的改进,以增强风电机组电磁功率与系统频率的耦合性。主要工作包括:针对传统虚拟惯量控制在不同冲击负荷和不同风况下鲁棒性较差的问题,本文研究了双馈风力发电机的虚拟惯量特性,分析了双馈风力发电机采用虚拟惯量控制的转速变化与输出功率的关系,提出了同时考虑调频效益和调频成本的变系数虚拟惯量控制策略。该控制策略分别以调频时风机输出功率、转速恢复时间衡量调频效益、调频成本的大小,并采用遗传算法离线计算风机不同运行状态下的调频系数曲线和机组转速变化程度的最优值,以实现机组频率控制系数随机组转速变化而改变。为了进一步增强系统的频率稳定,本文结合双馈风电机组不同频率控制策略的特点,设计了全风况下的虚拟惯性与桨距角协调控制策略。所提协调控制策略利用了双馈风电机组虚拟惯性控制响应的快速性和桨距角控制响应的持续性,以互补的方式克服了虚拟惯性控制的短暂性和桨距角控制的滞后性。该控制策略根据机组在不同风速下的运行状态整定频率控制系数,保证了全风况下的有效性。根据所提控制策略在Matlab/Simulink软件平台进行仿真实验,结果表明所提方法能使风电机在不同运行状态下较好地响应系统频率变化,有效抑制系统频率的快速变化和减小系统频率偏差,并保证风机自身稳定运行。