作为技术最成熟的可再生能源发电技术,风电在全世界范围内得到了快速发展。基于电力电子变流器技术的变速风电机组具有与传统同步机组截然不同的动态特性,大规模变速风电场接入将给电网安全稳定运行带来重大挑战。另一方面,变速风电场快速灵活的功率调节能力,为系统安全稳定控制提供了全新且有力的控制手段。本论文围绕着改善电网稳定性的风电场功率调制策略开展研究,系统研究了风电场功率调制能力、改善电网稳定性的风电场功率调制策略以及不同功率调制策略协调和集成等问题,主要工作如下:1.从风电机组保护配置和运行约束条件入手,量化分析了不同运行状态下变速风电机组的功率调制能力和风电场功率调节能力,并提出了基于机组功率调制能力的风电场调制功率分配策略。该策略充分利用场内风电机组的功率调制能力,还有效避免了由于调制功率分配不当引起的场内机组过度调制问题。仿真结果验证了变速风电机组功率调制能力分析方法的正确性和风电场调制功率分配策略的有效性。2.面向电网低频振荡问题,提出了一种能够适应电网运行方式变化的风电场广域无功阻尼控制策略,动态过程中通过调节风电场输出无功功率阻尼电网区间振荡。该策略采用基于卡尔曼滤波器的卡方检验技术实时辨识系统模型,并根据辨识结果自适应地选择合适的控制器。仿真结果表明所提控制策略可以有效阻尼系统区间振荡,而且对电网运行方式和风电场运行状态变化具有良好的适应性。3.面向电网暂态稳定性问题,基于时间最优控制(Time-optimal Control,TOC)和扰动观测器设计了风电场暂态稳定控制策略,该策略充分利用了风电场的有功调节能力增强系统暂态稳定性。基于扩展等面积法则将含风电场接入系统建模为一个串级系统:电网等值机为第一级,风电场为第二级,并设计风电场暂态稳定控制策略:针对电网等值机,基于TOC设计虚拟控制,该虚拟控制可以有效增强系统暂态稳定性;然后针对风电场,基于扰动观测器设计了风电场有功调制策略,用以实现对虚拟控制的快速跟踪。仿真结果表明,所提控制策略不仅能够有效改善系统暂态稳定性,而且对风电场运行状态和系统运行方式变化具有良好的鲁棒性。4.提出了一种风电场集成控制策略,实现了暂态稳定控制、阻尼控制和频率支撑控制的集成和协调,分析了不同控制之间的协调规则。在改进IEEE 68节点系统中验证了所提集成控制策略的有效性。论文研究成果对含大规模风电的新一代电力系统的安全稳定控制设计与实现具有良好的理论参考和实践指导价值。