随着风电并网容量的快速增加,风电机组对电力系统影响越来越大。在风电场低电压穿越能力、有功功率变化限制以及风电场电能质量等方面,电网公司对风电并网运行提出越来越高的要求。因此,进行风电机组并网变换器控制、低电压穿越控制、并网有功功率平滑控制等诸多方面的研究,对实现风电机组安全、稳定、高效的并网运行意义重大。本文针对于以上问题进行研究,主要内容如下:1、针对采用变流器并联的直驱风电系统的零序环流问题,推导出含有系统参数摄动的并联变流器数学模型。由于滑模控制对参数不确定性的系统不敏感,且具有很好的鲁棒性,设计了滑模变结构零序环流控制器。同时对控制系统鲁棒性进行分析,并且利用极点配置对积分滑模面进行优化整定。最后,对所提控制系统进行仿真验证,实现有效抑制零序环流,且动态性能好。2、分别针对电网电压对称及不对称故障,进行了直驱永磁风电机组控制策略的研究:在电网电压对称故障的情况下,采用协调电机侧与电网侧的变流器控制,实现风电机组安全运行,并为电网提供无功支持,有力的帮助电网快速恢复正常状态;在电网电压不对称故障的情况下,采用正负序同步旋转坐标系下的双电流解耦控制,实现电网侧变流器有功功率恒定控制,同时采取风机加速的方法,暂存电网故障中的不平衡能量,达到直流母线电压稳定;实现电网侧变流器无负序并网电流控制,与此同时,在直流侧并联超级电容器储能系统,利用其快速充放电能力,采用准比例积分谐振控制器,实现了电机侧输入功率与电网侧并网功率差值的跟踪与补偿,提高了风电机组的低电压穿越能力。3、通过储能系统荷电状态模糊反馈控制,并结合相应的桨距角控制,适时适当减少风能捕获,抵消储能系统因荷电状态过高无法吸收的多余能量,实现期望的平滑要求,并且有效避免储能系统过充或过放,延长其使用寿命。4、根据风电并网功率波动规定,提出了分时段平滑风电输出功率的方法。根据风电场典型输出功率曲线波动特征,确定了合适的平滑时间分段,以及满足全部时段充放电效率及荷电状态要求的储能容量配置。在此基础上,进一步考虑风电功率损失和可中断负荷,并利用储能系统来补偿并网风电功率的波动。在达到并网规范要求的前提下,年度总成本比仅考虑储能系统时减少很多。在计算过程中,提出了搜索最优值的速度和能力都更强的改进布谷鸟算法,得到了最优的荷电状态以及储能的功率和容量值。采用Gumbel Copula理论对集群风电场的出力特性进行建模后,进行拉丁超立方采样,获得时序功率曲线,并综合考虑电网输电收益、输电建设投资成本和输电阻塞产生的弃风损失,提高了输电线的利用率。5、采用基于时序的生产模拟方法,考虑实际电力系统的多类机组以及系统各方面约束等,采用混合整数规划方法,获得各时段风电最大接纳能力,取得满意效果。