能源转型是人类社会不断进步的历史必然,大力发展可再生能源成为推进能源结构向绿色、低碳转型的重要举措。我国海上风能资源丰富,风电发展条件优越,开发潜力巨大,海上风电已经成为推动我国能源转型的重要支撑。由于海上风电机组运行环境恶劣,风电投资和运维成本高、风险大,大规模海上风电接入对东部特高压交直流混连受端电网的运行挑战极大,因此风电机组的质量和可靠性是行业健康、有序和可持续发展的基础,对接入电网的安全稳定运行至关重要。试验检测是提高风电机组质量和可靠性最有效的手段。欧洲风电强国的海上风电经历了完整的设计周期实践,拥有较为完善的风电机组研发制造技术标准、大型测试平台和试验认证体系,风电设备经认证后可直接并网运行,有效支撑了其近年海上风电的大规模发展。我国的海上风电起步较晚,机组研发制造技术不成熟,自主创新能力不足,海上风况数据、机组运行经验等积累不足,风电产品技术标准、认证体系不健全,缺乏功能完善的海上风电机组研发和公共检测认证平台,机组质量和可靠性存在缺陷,制约着我国海上风电的大规模开发。为确保海上风电机组安全、可靠并网运行,我国明确要求开展风电机组并网性能检测验证。目前我国海上风电机组并网试验检测能力建设严重滞后,亟需开展包括并网性能试验检测关键技术及测试装置在内的研究与研制。针对我国海上风电机组并网检测技术缺乏、已有测试设备容量不足和难以就地检测的问题,本文在归纳总结风电机组并网测试要求的基础上,分析了海上和陆上风电机组测试条件的差异,研究了海上风电电气系统,特别是海缆对并网检测的影响,明确了并网试验检测需求,开展了海上风电机组并网远端检测方法的研究,主要包括以下三个方面:一是基于选择谐波谐振抑制（Selectiveharmonic damping,SHD）和动态偏差补偿（Dynamic deviation compensation,DDC）策略的谐波适应性（Harmonicadaptability,HA）远端测试方法;二是基于分阶段故障电压发生策略的低/高电压穿越（Low/High voltage ride through,LVRT/HVRT）远端测试方法;三是远端测试方法能力分析以及大容量电网适应性和一体化低/高电压故障穿越测试装置的研制。论文的主要研究内容及贡献如下:（1）分析了风电机组的测试要求和海上风电机组测试特点,分别研究了海缆与测试系统元件如风电机组等相互作用对谐波畸变以及电压跌落/升高度的影响,揭示了海缆对海上风电机组谐波适应性以及故障穿越检测影响的机理。针对谐波适应性测试的特点,建立了测试系统各电气元件的谐波域模型并给出了海缆对谐波畸变影响的分析电路,推导了反映谐振特性的驱动点阻抗的表达式并利用频率扫描法研究了海缆对谐波适应性测试的影响机理。根据低/高电压穿越测试流程,建立了海缆对故障电压影响的分析电路,推导了考虑各元件影响的测试点（风电机组箱变高压侧）电压的表达式并研究了海缆对故障穿越测试的影响机理。利用仿真分析方法研究了不同测试条件下海缆对谐波和故障穿越测试影响的规律。理论研究和仿真分析表明,在测试谐波范围内只存在单次谐振且随海缆长度的增加发生谐振的谐波次数降低,随被测机组容量的增加谐波谐振频率降低,谐振幅度增加,但机组运行状态不改变测试点处的谐振模式;海缆与限流电抗的交互影响使得测试过程中出现严重的过电压,导致故障穿越测试失败,基于就地测试方法产生的电压跌落/升高度会偏离测试规程要求的值,使得测试结果不可靠。（2）提出了基于SHD和DDC的海上风电机组谐波适应性远端测试方法。利用选择谐波谐振抑制策略将并联有源滤波器作受控电抗改变测试点的阻抗特性,可动态抑制不同测试条件下可能发生的谐振。所设计的谐振控制器和控制策略在谐振频率发生一定范围偏移时仍具有良好的控制效果。为消除风电机组运行状态变化等导致的被测整数次谐波电压畸变率的偏差,提出基于偏差补偿的动态调整策略,串连有源滤波器采用任意整数次谐波检测方法实时检测并补偿被测次数谐波的畸变率偏差,所设计的控制策略具有足够的频带宽度,能够保证测试谐波范围内谐波畸变率的良好调节性能。5MW双馈风电机组测试仿真结果表明,所提谐波适应性测试方法可以有效抑制海缆引入导致的谐振,保证不同测试条件下被测谐波的畸变率满足测试的要求,可用于海上风电机组的谐波适应性测试。（3）提出了基于分阶段故障电压发生策略的海上风电机组的低/高电压故障穿越远端测试方法。低电压穿越测试时,利用限流和短路电抗分阶段投入的方法可有效抑制海缆与限流电抗交互作用导致的过电压。给出了分阶段故障电压发生策略的理论分析,推导了各阶段投入的限流电抗和短路电抗的关系;高电压穿越测试时,先利用低电压穿越分阶段发生策略将测试点的电压降至额定电压,然后调节升压电容支路实现测试要求的电压升高。根据分阶段故障电压发生策略,给出了考虑测试安全约束的阻/容抗整定方法以消除电压跌落/升高度的偏差,保证不同测试条件下电压的跌落/升高度。5MW直驱风电机组测试仿真结果表明,所提故障穿越测试方法可以有效抑制海缆导致的过电压并可消除电压跌落/升高度的偏差,能够产生满足测试标准要求的故障电压。（4）开展谐波适应性和故障穿越远端测试方法能力分析,研制了大容量电网适应性测试装置和一体化低/高电压穿越测试装置,并进行了现场试验验证。并联有源滤波器的谐振抑制能力（容量限制）和海缆有功传输能力决定了谐波适应性测试方法的能力范围;由过电压限制允许的最大限流电抗和海缆有功传输能力决定了故障穿越测试方法的能力范围。推导了并联有源滤波器容量与谐振抑制能力的关系以及海缆输送能力特性,给出了考虑载流量和端电压升高约束的输送能力计算方法。针对大容量电网适应性测试装置,设计了采用基于谐波与基波叠加的多功率模块级联式拓扑的整体技术方案,并提出了适用于大容量电网适应性测试装置的关键控制技术:基于多载波移相控制的扰动发生方法、基于功率前馈控制的直流母线电压控制方法和逆变侧高精度输出控制方法。理论分析表明,设计的技术方案和控制方法提高了装置的等效开关频率和输出性能,可适应多变的测试负载。针对故障穿越测试装置,设计了一体化低/高电压故障穿越测试装置拓扑方案,给出了电感/容支路设计方法,实现了低/高电压穿越测试功能的集成化。现场测试结果表明,研制的测试装置符合设计指标要求,能够准确产生并网测试规程要求的各种扰动,可成功用于海上风电机组的并网测试。本文吸收了近年来我国广泛开展的陆上风电机组并网试验检测的实践成果和有益经验,展开对海上风电机组并网测试需求、测试方法和装置研制等的研究。本文的工作对构建海上风电机组并网检测能力,制定并完善海上风电机组测试技术规范和认证体系,推动建立海上风电测试和检测中心,支撑我国海上风电加速开发和并网,保证机组安全、可靠运行,具有重要的现实理论意义和应用价值。