在环境危机和能源危机的背景下,风力发电技术在电力工业中逐渐发展起来。风能和负荷中心逆向分布,而串联补偿电容技术是风电外送的重要方式之一,但是串补电容可能与风机相互作用引发次同步振荡,损害电力系统运行的安全性与稳定性。因此,对风电串补并网系统的次同步振荡现象进行研究与抑制,是提升风电并网技术的关键之一,本文针对双馈风机串补并网系统的次同步振荡进行研究,主要内容有:(1)分析了双馈风机拓扑结构及运行原理;建立了双馈风机串补并网系统数学模型。分别对双馈风机捕获风能的空气动力学模型、实现最大功率点追踪的桨距角控制模型、包含风力机质量块-发电机质量块的两质量块机械传动系统模型、双馈感应发电机动态模型、双馈风机转子侧换流器和网侧换流器及其双闭环控制系统模型、串联补偿线路模型进行了研究。(2)结合模态分析法和时域仿真法,研究双馈风机串补并网系统的次同步振荡机理与影响因素。推导系统在稳态运行点的线性化模型,计算系统状态矩阵的特征根及每个状态变量的参与因子,识别振荡模态,根据不同变量变化时系统的特征根轨迹分析次同步振荡的机理及影响因素。仿真结果表明,双馈风机串补并网系统次同步振荡的主要原因是风机控制系统与串联补偿线路的次同步控制相互作用。通过理论推导分析次同步控制相互作用的机理,时域仿真分析风速、串补度以及控制器参数对次同步振荡的影响。(3)设计了一种基于多输入多输出结构的附加次同步阻尼控制器抑制次同步振荡。阻尼控制器由状态观测器、状态反馈控制器及高通滤波器组成,基于Hankel奇异值简化系统模型、选择控制器输入信号,采用二次型最佳调节器计算状态观测器和状态反馈控制器的增益矩阵,分别选择转子侧换流器控制系统内环和网侧换流器控制系统内环作为控制器安装位置,通过小干扰分析和时域仿真分析分别比较了输入信号不同和安装位置不同时控制器的性能。仿真结果表明:本文设计的附加次同步阻尼控制器抑制次同步振荡的性能良好:安装在相同位置时,以定子和转子电流的d轴分量和q轴分量作为输入信号时的控制器性能优于仅以定子电流的d轴分量和q轴分量作为输入信号;控制器输入信号相同时,附加阻尼控制器同时安装在转子侧和网侧的性能优于只安装在转子侧,只安装在转子侧时控制器性能优于只安装在网侧。