随着经济社会的快速发展,能源需求不断增长,能源危机问题日益严峻,开发利用可再生能源已成为当今世界的必然趋势。风能以其环境效益好、发电成本低等优势,已成为发展前景最广阔可再生能源之一。在各种风力发电技术中,以直驱风机(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)为代表的变速恒频风电机组因具有调节速度快、有功无功功率解耦等优势,近年来已成为风电场的主力机型。直驱风机通过变流器与电网相连,风电场内多台机组间由于电网阻抗的存在,其变流器控制系统间将会发生谐波交互作用,恶化系统的电能质量,影响风电场的安全稳定运行。因此,本文基于直驱风机变流器控制、阻尼控制及机组间交互作用分析的研究现状,针对风电机组间的谐波交互作用对电能质量产生的负面影响,对风电场内机组间的谐波交互问题展开了研究。首先,对不同坐标系下直驱风机并网系统适宜采用的控制进行了分析,并选取αβ两相静止坐标系下的系统诺顿等效模型作为后续分析的基础。在αβ坐标系下,考虑直驱风机变流器数字延时,附加电容电流反馈有源阻尼抑制LCL谐振,基于准比例谐振(Quasi-Proportional Resonance,QPR)控制器跟踪风机输入参考电流,结合风电场拓扑结构,建立了多直驱风机并网诺顿等效模型,并分析了风电场多直驱风机间谐波交互机理,建立了直驱风电场多输入多输出传递函数矩阵模型。其次,基于多直驱风机诺顿等效电路,引入相对增益矩阵(Relative Gain Array,RGA),定量分析了不同控制参数、等效电网电感及直驱风机台数对风电场内机组间谐波交互作用的影响规律。分析表明,不同频率下直驱风机变流器电流控制回路之间的交互作用程度不同;系统参数变化时直驱风机变流器间的谐波交互作用特性也随之发生变化。最后,使用Matlab/Simulink仿真平台对机组间的谐波交互作用规律进行了仿真验证,仿真结果符合前述RGA原理对风电场内各机组间谐波交互作用规律的理论分析;在Starsim+PXI硬件在环实验平台上搭建了多直驱风机变流器控制模型,对控制回路间的谐波交互特性进行了实验验证。研究结果为αβ坐标系下采用QPR控制器时直驱风场内机组间的谐波交互特性分析提供了理论依据及实验验证,同时为优化风电并网电能质量提供了指导,为进一步研究混合风电场内不同种类风机间、风电场与直流系统间的谐波交互作用特性提供了理论支撑。