本文对风机与电网间的关系问题进行分析,研究重点为近几年在风电场出现的实际问题。以在风电场和风电机组现场实测数据为基础,采用多种分析工具和算法把现场问题的检测数据图形化,找出其中内在的规律性。本文主要研究成果如下：1.通过对多种类型风机的大量电压、电流实时采样测量数据的图形化分析,建立了三维的谐波幅度频率-风机功率空间,找出了变速恒频风电机组谐波的发生规律。提出了可变频率谐波的概念,解决了风电机组各次谐波、间谐波最大值出现的随机性问题。从理论上建立了统一的风电机组确定性谐波幅频-功率模型。采用三种风机电能质量数据,对此模型进行了验证,证明了模型的有效性和精确性,并给出了确定模型中各项参数的具体实验方法。定速风机作为简化特例该模型也适用。2.通过对谐波相位的控制,可以有效的降低风电场各机组谐波分量的叠加,从而提高了整个风电场的电能质量。结合风电机组现场测量数据,在IEC61400-21风电电能质量标准的基础上,对风电机组的主要整数次特征谐波进行分析,提出了风电机组谐波相位的分析统计方法,并应用该方法对风场实测电能质量数据和仿真数据的相位进行了分析,由此统计预估出各台风机谐波叠加后,形成的整个风电场特征谐波的数值。3.结合风机实际运行数据,对电网电压过高提出了风电机组高电压穿越(HVRT)过程中可能出现的谐波和直流母线过电压问题进行分析,提出了在现有低电压穿越(LVRT)硬件设备的基础上,修改相应的测试方法和控制算法,实现对风机HVRT的检测实验,和风电机组的HVRT控制。4.分析提出风电机组的特征谐波频率决定于转子电流频率与电网频率数倍频之后的合成,通过理论分析结合实测找出幅值最大的特征间谐波,进行理论和计算机仿真分析,提出了基于风机转速的可变步长的检测分析方法,较为准确的分析出特征频次间谐波的频率、幅值及相位。分析了风机闪变的类型和计算方法,对比研究了风机闪变和低频谐波的关系。5.结合风电现场测量数据,分析了电网异常对风电机组的影响。主要针对电网电压不平衡以及电网电压过高的情况,总结了风电机组在两种电网条件下,工作中出现的谐波、变流器过电压等现象。对由于电网电压不平衡使风电机组产生的大量的三次谐波和间谐波进行了理论分析计算和仿真,得出由电网电压不平衡原因产生的三次谐波,是按三相正序分布,与电网基波电流一样可以通过各种接线形式的变压器,进入风电场及大电网中。提出了改进的控制控制算法,抑制了输出电流中的三次谐波含量。6.结合风场发生的电力系统谐振现场数据,从理论上分析了由风机暂态过程引发的电力系统次同步谐振(SSR)和由此引发的风机传动链与发动机之间的扭振对机组机械、电气系统造成的破坏作用,并提出了相应的检测方法及抑制手段。针对风机并网、切换以及补偿电容投切过程的暂态过程进行理论分析,结合现场运行数据及数值仿真结果,总结出这些暂态过程可能对风电机组运行带来的负面影响。7.总结了目前国内主流机型及其特点,并针对三种主流机型进行了理论分析,采用EMTP和MATLAB工具,按照IEC61400-27风电机组建模标准,对定桨定速风机、变桨双馈风机和永磁直驱风机建立了机械、电气仿真模型。结合标准的风资源实验模型,建立了风电机组气动输入功率数据表,用于模拟机组在实际风电场的运行工况。建立了可用于机电、电磁暂态及各次谐波分析的风电机组模型。