抽水蓄能电站具有调峰填谷等多种功能,是目前平滑可再生能源出力波动,解决当前新能源发电大规模发展引起的电网安全稳定运行问题的重要手段之一。利用发展成熟的变速恒频技术实现抽水蓄能机组的可变速化,相比于常规定速抽水蓄能机组,发电工况下能够根据运行工况的改变调节转速,提高运行效率,电动工况下能够调节功率,改善调频性能,还具有改善电能质量,提高电力系统稳定性等多种功能。本文首先介绍了双馈式可变速抽水蓄能机组的组成及各组成部分的数学模型,随后介绍了机组的两种控制策略,包括功率优先控制策略及转速优先控制策略,然后建立了发电工况及电动工况采用两种控制策略时的控制框图,分析了机组内部参数的选取对控制特性的影响,并通过分析稳定性、稳态特性、阶跃信号响应特性等对控制系统的控制参数进行了设计,对发电工况及电动工况采用两种控制策略时的控制特性进行了对比,得出了每种控制策略的适用工况。其次,分析了快速动态调节过程中存在的功率响应速度不同的现象,对发电工况及电动工况下快速动态调节过程中的各有功功率,包括双馈电机定子侧有功功率、转子侧有功功率、转轴释放动能功率、水泵水轮机输出机械功率、机组向电网输出有功功率等,及各无功功率,包括双馈电机定子侧无功功率、转子侧无功功率等分别进行了建模,分析了各功率之间的关系及不同运行阶段时的流动方向。最后,研究了可变速抽水蓄能机组在电网功率调节中的补偿作用,建立了分段线性化的水泵水轮机模型,将分段线性化水泵水轮机模型应用于机组模型中,并对采用每一段线性化模型时控制系统的控制参数进行了设计,建立了工况切换全过程中的机组输出功率模型,并将其应用于仿真算例中,对可变速抽水蓄能机组参与电网功率调节的平滑及补偿功率作用进行了研究。