近年来,随着以风电为代表的可再生能源大规模接入电网,国内外电网的实际运行中出现了多起由风电引发的新型次同步振荡事故。与电力系统传统的次同步振荡相比,风电引发的次同步振荡呈现出新的特征,具体表现在:(1)振荡涉及到风电机组控制器与电网之间的动态交互作用,而与风电机组的机械轴系无关;(2)振荡存在着形态的演变,振荡往往始于小信号负阻尼失稳,最终进入等幅持续振荡;(3)振荡发生后,风电机组的电气量中会耦合出多个次/超同步频率间谐波。针对以上特征,本文就双馈风电机组接入含串补电容电网引发次同步振荡这一具体问题展开研究,主要的研究内容包括:(1)分别对双馈风电机组的时域模型以及频域模型进行了推导:建立了包括风力机、机械轴系、感应发电机、电力电子变换器在内的双馈风电机组完整时域模型,用于研究次同步振荡的振荡形态及复杂特性;基于谐波线性化方法,建立了考虑转子侧变换器以及锁相环动态过程的双馈风电机组等效频域阻抗模型。(2)就新型次同步振荡的两种振荡形态展开深入分析,总结了负阻尼发散振荡阶段的产生机理,通过时域仿真证明了次同步振荡由负阻尼发散进入到等幅持续振荡是转子侧变换器电流内环的输出限幅环节导致的,并进一步研究了相关因素对等幅持续振荡的影响,完善了等幅持续振荡阶段的相关理论分析。(3)对新型次同步振荡的多频率耦合现象展开理论分析,推导了在次同步扰动下风电机组控制器的多频率响应过程,研究了多频率耦合特性对于风电机组输出功率的影响,并总结了双馈风电机组在次同步扰动下的多频率耦合规律。(4)基于风电机组的频域阻抗模型,使用阻抗分析法研究了双馈风电并网系统的次同步振荡问题。提出了适用于系统次同步振荡稳定性分析的等效系统闭环极点稳定性判据,与目前广泛使用的等效电路阻尼稳定性判据进行对比,验证了其有效性。在阻抗分析法的运用中引入频域灵敏度的概念,将稳定性判据与灵敏度分析相结合,定义了相应的参数灵敏度,研究了风电机组控制参数对于系统次同步振荡特性的影响。最后根据参数闭环极点灵敏度的分析结果,提出了转子侧变换器参数优化以及附加阻尼控制器2种次同步振荡抑制策略。