由于风速具有随机性和间歇性等特点,风机输出功率会产生大幅波动。当风电大规模并网时,风电功率波动造成的电网频率波动、电压闪变等问题不容忽视,极端情况下甚至会导致电网瘫痪。在高效开发风能的基础上,如何降低风电功率波动对电网的负面影响是风力发电需要解决的重要问题。考虑到附加储能装置的昂贵成本及维护费用,目前的主要做法是通过转速控制与变桨控制平抑风电功率波动。但在平滑控制模式下,频繁的变桨动作与大范围的转速变化恶化了风机的机电动态稳定性,甚至导致风机失稳。此外,现有研究多侧重于风电功率平滑性能的改善,忽视了风机的稳定性及频繁的变桨动作,不利于风机常态化地运行于平滑功率控制模式。风机的安全稳定运行是平滑功率控制的前提,本文以斜线平滑功率控制为主要研究对象,探讨影响风机稳定性和频繁变桨的主要因素,在满足风机运行约束的前提下改进控制器设计,主要研究成果如下:（1）保证稳定性的分段功率曲线设定。分析指出风机出现失稳的主要原因在于低风速下减弱的气动功率不足以支撑参考功率指令。为此,本文提出了分段功率曲线设定方法来克服风机失稳问题。具体地,借鉴基于最优功率曲线的最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）控制,引入镇定风电机组的MPPT模式切换机制,避免了风机持续减速引发的失稳问题。（2）减小变桨动作量的斜线参数设定。在解决失稳问题的基础上,分析斜线参数设定对变桨动作量的影响规律,提出了基于风能动能利用率的P₀设定方法和基于电网频率反馈的斜率K设定方法,有效缓解了风机的频繁变桨动作。在电网频率偏差满足电网需求的前提下,折中平衡风电功率平滑程度与变桨压力。基于含风电的电力系统机电动态模拟实验平台的实验表明:与现有斜线平滑控制相比,本文所提考虑运行约束的平滑控制方法克服了风机可能发生的失稳问题,并在风电功率平滑程度满足电网调频的前提下,降低了风机的变桨动作量,减轻了变桨伺服机构的疲劳程度。