随着人类对环境问题的重视和环保意识的提高,越来越多低污染、可持续的清洁能源得到了快速的发展。其中,风力发电就是一种利用风的动能来产生电力的清洁能源。然而风电渗透率的提高产生了诸多稳定性问题。风电机组由于需要经过电力电子换流器接入电网,因而其输出功率不能够响应系统频率的变化。风电渗透率升高带来的系统频率的大幅度波动将严重影响系统的稳定性。为了解决这个问题,可以对风电机组施加虚拟惯性控制,利用风电转子的动能,来平衡系统的功率波动,给系统提供一个动态的有功功率支撑。此外,采用换流器接入电网的风电机组不具有传统同步发电机的惯性和阻尼,因而风电渗透率高的系统,其稳定性很容易受到功率波动和系统故障的影响。为此,可对风电机组施加虚拟同步机控制来模拟同步机的动态响应,从而应对电网的暂态稳定和动态稳定等问题。本文主要研究了风电机组施加上述虚拟控制技术后对电力系统小干扰稳定性的影响问题。首先,介绍了本文的研究背景和意义、国内外风电发展现状、风力发电机的种类、控制方式及其各部分的电气数学模型。研究了含风电电力系统小干扰稳定的分析方法,建立了含风电机组电力系统的线性化模型。然后,研究了风电机组附加虚拟惯性控制的基本概念及其原理,提出了风机虚拟惯性控制下的阻尼转矩分析模型,并且对其影响机理、影响要素等问题进行了深刻的研究。包括风机接入位置、同步机惯性、系统的惯性分布、同步机的阻尼等,并在算例里进行了验证。分析验证了多机风电场等值的有效性,运用留数法预测了风机虚拟惯性控制下振荡模式的变化趋势。最后,研究了风电机组附加虚拟同步机控制的基本概念及其原理,提出了风机在虚拟同步机控制下的阻尼转矩分析模型,并在一个单机无穷大的系统里进行了验证。分析了风机附加虚拟同步机控制对小干扰稳定的影响机理,及虚拟同步机控制对振荡模式阻尼特性的影响因素,包括虚拟转动惯量、有功-频率下垂阻尼系数等,并在算例中验证了理论分析的结果。