由于传统化石能源的逐渐枯竭和环境污染问题的日益严重,以风电为代表的新能源并网技术在世界各国迅速发展。随着风电渗透率的逐渐增大,大规模风电并网对电力系统安全稳定运行的影响也越来越突出。目前国内外针对风力发电接入电网后的影响分析大都是强电网场景,本文针对风电渗透率较高而电网相对薄弱场景下的风电对电网影响开展研究,主要工作内容包括:(1)分析了双馈感应发电机(DFIG)和直驱永磁发电机(PMSG)的拓扑结构以及数学模型,根据其数学模型分析风力发电机实现矢量解耦控制的原理,分析两种风力发电机转子侧(发电机侧)变流器和电网侧变流器的控制原理。建立了风速、叶片和传动部分模型,介绍了变桨距变速风力发电机的转速控制和功率控制如何控制转速和桨距角实现风能的最大功率追踪。(2)采用PV曲线法、VQ曲线法和灵敏度分析法进行电力系统静态电压稳定性分析。基于DIgSILENT/Powerfactory搭建了包含等效双馈感应发电机风电场的4机9节点系统,研究了 DFIG在不同电气距离和不同风电渗透率情况下对电力系统静态电压稳定性的影响。仿真分析表明:风电场与主电网间的传输线长度/电气距离的增大会降低系统的静态电压稳定性;随着风电渗透率增加,无功负荷裕度减小,但是有功负荷裕度和静态电压稳定性先增大后减小。(3)采用时域仿真法进行电力系统暂态电压稳定性分析。论文分析推导了风电系统在电网短路故障时对电压的影响,发现渗透率增加对并网点电压支撑作用加强,但电压恢复时间和波动范围增大,并通过仿真进行了验证。论文还分析了不同风机渗透率场景下传输线不同位置发生同类型故障、使用不同类型风机等情况进行仿真和分析,结果表明故障点距离风机较远时,风电场并网点暂态电压稳定性增加;含有PMSG的系统比含有DFIG的系统具有更好的暂态电压稳定性。(4)风电场内多台风力发电机之间的相互影响分析。风电场的多台风力发电机通过电网相互耦合,风力发电机间存在相互影响。研究表明:对低渗透率风电场采用单机聚合模型时的稳态和暂态特性与真实风电场基本一致,但是高渗透率时采用单机聚合模型的稳态和暂态特性与详细模型风电场相差较大,说明在风电高渗透率的系统中,风力发电机之间的相互影响不可忽视。因此,对于风电场出力特性和风电高渗透率系统分析,宜采用多机聚合模型。在此基础上,本文提出了一种多机分群算法,用于对高渗透率风电场选择最小风机分群数。