风能因其独特的优点在我国能源结构中的占比逐渐升高。风力发电的大范围普及一方面能够解决能源问题,另一方面又造成风电渗透率高的现状,给电网带来电能质量问题。传统的风电谐波抑制算法在治理谐波时,没有考虑到高渗透率区域电网风机数量以及风机并网结构的复杂性问题,因此只适用于单台或简单的风电模式;同样在调频策略上,现阶段对于风机的调频控制没有考虑到多机组间相互配合、协同控制,因此也不适用于高渗透率风电的情况。针对高渗透率风电场的谐波问题,本文采用虚拟同步发电机算法对永磁同步风机网侧变流器进行改进,提出了基于谐振控制器的永磁同步风机网侧谐波补偿策略。针对频率问题,本文在永磁同步风机网侧虚拟同步控制的基础上,提出了超速和变桨协调的主动减载改进二次调频策略。本文相关工作内容和结论为:（1）在同步旋转坐标系中,根据直驱式永磁同步电机的运行特性和数学模型,建立了风力发电系统的并网拓扑结构,分析了风机机侧和网侧变流器的特性,建立了背靠背型双PWM变流器的内外环控制策略。在此基础上,提出采用虚拟同步控制对风机网侧的控制策略进行改进,使得网侧变流器具有与同步机相似的转动惯性和阻尼特性。（2）以金凤山风电场风机甩负荷事故为对象,详细分析了金凤山的谐波来源,并根据金凤山区域电网的架构和实际参数建立了仿真模型。为了抑制风机并网点处的谐波电压,提出基于虚拟同步机的网侧谐波谐振补偿策略,并引入不同的谐波补偿系数以起到限流和合理分配不同出力机组的谐波治理贡献度的作用。在正常风况下,仿真分析了不同占比的非线性负载对于风机并网点谐波水平的影响,与传统控制下的谐振补偿器相比,基于虚拟同步机的网侧谐振补偿策略能够更好地降低并网点处的5、7次谐波含量,重要母线和各负荷站点的电压谐波畸变率也得到了有效改善;在对风机甩负荷事故的仿真分析中,针对空充变压器引起的电网各部分谐波突增状况,采用双通道谐波补偿策略对2、4次和5、7次谐波同时治理,仿真结果进一步证明了基于虚拟同步机的网侧谐波补偿策略的有效性。（3）针对高渗透率风电并网引起的频率问题,基于对电网一次调频、二次调频以及风电机组有功控制策略的详细分析,在机组稳态运行时提出采用基于超速和变桨距协调的主动减载策略来提供调频的备用容量;在频率波动越限时,采用基于虚拟同步机控制的主动减载二次调频策略来对系统频率进行无差调节;在此策略中,对直流母线电容电压的控制作出改进,并引入了带衰减系数的PI环节以协调各机组的二次调频。在金凤山区域电网仿真模型中,分析了各风电机组在不同风速条件下的出力和调频过程,根据转子转速,桨距角,频率和输出功率等参数的变化,证明了该改进二次调频策略协调各机组共同调频的有效性。最后,分别对比了一次调频、二次调频和减载控制策略下的频率和输出功率响应,并研究了衰减系数的设置对调频的影响,进一步证明了基于VSG的主动减载二次调频改进策略的有效性。