随着大规模双馈风电的并网,双馈风电给电力系统稳定运行带来的影响愈加突出。与传统同步机相比,双馈风机在本征结构和响应特性方面存在显著差异,给电力系统稳定性的认识和分析提出了新的挑战。揭示双馈风电对电力系统稳定性的影响机理具有重要的理论意义和工程价值。为此,论文建立了计及锁相环动态的双馈风机动态模型,分析了锁相环对双馈风机与系统间小干扰稳定的关键影响,在此基础上,提出了双馈风机锁相环与同步机动态的交互作用机理分析方法,并分析了频率控制对双馈风机与同步机交互作用的影响,揭示了双馈风机及其频率控制对系统小干扰稳定的影响机理。同时,针对双馈风机对暂态稳定的影响,从功角特性的角度揭示了其影响机理。论文主要研究工作和创新成果如下：针对忽略锁相环动态的双馈风机模型不准确的问题,建立了计及锁相环动态的双馈风机动态模型,研究了双馈风机的多时间尺度动态及其耦合特性。根据风机轴系与发电机定转子磁链状态变量时间尺度差异大、近似解耦的特性,提出了双馈风机轴系扭振模式和定转子磁链振荡模式的降阶估计方法,并利用奇异摄动理论验证了该方法的正确性。基于功角类比、锁相环结构与同步机转子动态方程,阐明了双馈风机与系统间的小干扰稳定和同步机小干扰功角稳定的相似性。通过类比同步机功角概念,定义了双馈风机功角,分析了它与风机空间电压矢量的关系；揭示了锁相环完全跟踪与不完全跟踪情况下双馈风机的功角变化特性；基于风机锁相环动态方程与同步机转子运动方程阐明了双馈风机与同步机小干扰分析模型的相似性,分析了双馈风机与系统间小干扰模式的影响因素,为双馈风机对系统小干扰稳定影响分析奠定了基础。分别提出了基于动态响应和耦合状态矩阵的双馈风机与同步机小干扰互作用机理分析方法。建立了小干扰下双馈风机锁相环输出与同步机功角互作用的二阶常系数非齐次微分方程,提出了基于响应的双馈风机与同步机小干扰互作用的机理分析方法,该方法从动态响应互作用的角度揭示了风机锁相环输出动态与同步机功角动态的互作用机理；建立了小干扰下包含锁相环输出与同步机功角动态的线性状态空间方程,根据耦合项的强弱,并结合摄动法,分别给出了弱耦合和强耦合情况下的模式确定方法,从状态矩阵耦合项的角度揭示了双馈风机锁相环动态与同步机功角动态的互作用影响机理。采用转矩分析和状态矩阵分析方法,分别揭示了单机和多机系统中双馈风机频率控制对系统小干扰稳定的影响机理。推导了风电接入点频率与系统同步机频率间的关系。进而,针对扩展单机无穷大系统／两机系统,采用转矩分析法研究了双馈风机下垂控制和虚拟惯量控制参数、风机接入位置和同步机惯性时间系统小干扰振荡模式的影响；针对多机系统,采用状态矩阵分析法研究了双馈风机下垂控制和虚拟惯量控制对系统振荡模式的影响。采用双馈风机功率外特性的阻抗等效模型,解析推导了双馈风电接入单机无穷大系统时的同步机功角特性方程,揭示了双馈风电接入对系统暂态稳定的影响机理。进一步,利用等面积法则,分析了风电直接接入和等容量替换同步机两种方式对系统暂态稳定的影响,并分析了其影响因素。