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大规模风电场集中接入电网将导致系统惯性和阻尼特性改变,因而高风电渗透率电网的稳定性问题远比传统电网严峻。本文首先建立了变速风电机组的动态模型,进而分析高渗透率风电对系统惯性和阻尼的影响。然后在变速风电机组变流器最大功率跟踪控制的基础上,研究基于功率跟踪优化的虚拟惯性控制,以及基于有功调制和无功调制的对系统功率振荡的阻尼控制。最后提出变速风电机组的虚拟惯性与阻尼控制相结合的综合控制策略,不仅使其对电网频率具备动态支持能力,并能够有效抑制系统低频振荡,有效解决高风电渗透率的区域电网在有功扰动后将面临的频率稳定和功角稳定问题。本文的主要研究成果如下：(1)建立了变速风电机组的动态模型,包括：双馈异步发电机模型、永磁同步发电机模型、变速风电机组变流器及其控制系统模型、风力机及桨距角控制系统模型,用于研究大规模风电场接入电网后对系统惯性和阻尼特性的影响。(2)分析了变速风电机组并网后表现出的惯性与同步发电机惯性以及与自身机械惯性的区别,扩展了含风电场的系统惯性定义。通过改进最大功率跟踪控制,提出了变速风电机组基于功率跟踪优化的虚拟惯性控制策略,在确保风电机组惯性控制过程安全运行的同时,使风电机组具有可控的惯性响应,能够对系统频率提供有效的动态支持。(3)分析了变速风电机组并网后对系统阻尼特性的影响,基于简单系统的小扰动稳定分析,理论分析了通过风电机组的有功调制和无功调制增强系统阻尼的原理,提出风电机组有功、无功附加阻尼控制策略。并进一步分析了有功阻尼控制和无功阻尼控制对风电机组的故障穿越能力的影响,使风电机组在系统出现大扰动后,不仅能够不脱网运行,并且具有改善系统的阻尼特性的能力。(4)分析了虚拟惯性控制和有功阻尼控制对风电机组电磁功率的调节特性,实现了两种控制的有机结合,最终提出了具备惯性和阻尼功能的有功调制方法。在虚拟惯性和有功阻尼控制的基础上,利用风电机组变流器无功裕量,通过附加无功阻尼控制,进一步提高了变速风电机组阻尼系统功率振荡的能力,并综合考虑了虚拟惯性控制、有功阻尼控制、无功阻尼控制对电网及风电机组安全运行的影响,协调解决了多重控制目标间的矛盾,从而实现了变速风电机组综合PSS控制目标。