随着我国“双碳目标”发展战略的稳步推进,新能源正在逐步替代传统化石燃料成为未来能源的重要组成部分。预计到2030年底,我国风电和太阳能总装机容量将达到12亿千瓦以上。大规模新能源设备的接入致使电力系统电力电子化程度逐年提高,逐步向高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”趋势发展。高比例新能源并网导致电网的控制方式和结构都有较大的改变,系统不同时间尺度的交互作用也更加复杂,电力系统出现的振荡频率范围也更加宽广。目前大规模风电场并网系统的振荡产生机理尚未完全清晰,现有的阻抗分析方法也存在一定的局限性。且大规模风电场并网系统的风电机组数量庞大,模型阶数较高,风电机组之间以及风电机组与外部交流系统之间的交互作用复杂多变,建立其全阶模型进行动态稳定性分析较为困难。所以,合理有效地对风电场进行降阶是深入研究风电机组与交流系统动态交互作用的前提。为此,本文围绕大规模风电场并网出现的振荡问题,以复向量阻抗建模为基础,从风电场并网系统的振荡产生机理,多频率耦合特性,风电场动态等值,稳定优化控制等方面展开研究,为进一步探究互联系统的振荡产生机理及主要影响因素奠定基础。主要工作和创新点如下:（1）提出了永磁直驱风力发电机（Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG）的精细化阻抗建模方法。所提方法利用复数域的基向量结合周期分量的物理意义在风电机组稳态周期运行轨迹上直接进行谐波线性化,并灵活应用指数旋转因子和时域传递函数等效表征锁相环等非线性结构的动态特性,避免了传统频域阻抗建模时坐标系反复变换导致的多次频移和不同频率扰动分量的卷积运算,大幅降低了解析建模的复杂度。根据欧几里得范数结合所提方法定义了衡量PMSG机网耦合程度的指标,量化分析了机侧内、外环控制带宽,风机运行方式,直流电容等对PMSG阻抗特性以及并网稳定性的影响。（2）在复向量阻抗建模方法的基础上进行拓展,提出基于谐波状态空间的PMSG阻抗建模方法,并以此为基础,分析了多频率耦合作用对PMSG并网系统动态稳定性的影响。该方法能够将线性时域周期系统转变为复频域线性时不变系统,从而推导含任意频次谐波分量的状态空间矩阵,同时建立含各次谐波的PMSG交流侧等效阻抗模型,该方法适用于系统的多频率耦合特性分析。（3）考虑风电场内部拓扑结构和动态特性,提出了适用于大规模风电场并网振荡特性研究的风电场等值方法。该方法首先根据风电机组的聚合特性,将风电场划分为几个型号相同,工况相近的风电集群。然后通过矩阵相似变换,将一个包含M台风电机组及内部联络线的风电集群等效变换为一系列彼此之间解耦的风电机组子系统。并以此为基础,推导了等效子系统主导特征函数模型,同时基于矩阵摄动理论和Padé逼近,提出了采用等效风电机组子系统的主导特征函数结合改进渐进波形估计法表征原风电场并网动态特性的风电场等值方法,该方法与现有的单机等值模型相比,除了能够等效反映风电场外接交流系统的主导动态特性,还能够表征风电机组之间交互作用对风电场动态稳定性的影响。（4）针对传统锁相环（Phase locked loop,PLL）不对称控制结构引发的风电并网系统振荡频率耦合问题,提出一种具有对称结构的PLL,通过引入复相角的概念等效表征风电机组并网点电压在d轴和q轴上的动态响应特性,抑制传统PLL的控制不对称性所引发的频率耦合效应,并以此为基础,进一步提出采用有源阻尼结合陷波器,对风电并网系统交流侧等效阻抗重塑,改善风电并网系统的阻抗特性,实现宽频振荡抑制,提高风电机组与弱电网互联系统的稳定性。