随着风电机组运行时间逐步增长,所暴露的问题越来越多,风电场急需对老一批风电机组进行改造和功能升级,以提升风电机组的发电效率,增强风电机组的电网适应性,建设电网友好型风电机组。本文选题源于对华能国际洮北风电场电控系统的改造。首先对风电场内机组主要存在的问题进行分析,然后针对这些问题从提升发电效率、增强电压适应性和频率适应性三方面进行研究,其次提出改造技术方法、设计仿真模型、开展仿真测试,最后进行实际改造及测试,对改造结果进行分析。在提升发电效率方面,主要对控制策略进行优化,扩大风电机组运行于叶尖速比状态下的风速范围,提出了一种自动校正最佳叶尖速比的统计平均算法,借助Bladed软件进行研究和仿真测试;硬件上设计了一种适用于不同主控制器改造的方案。在增强电压适应性方面,本文研究了基于虚拟阻抗和无功吸收的高电压穿越技术,并通过Matlab/simulink软件设计了模拟高电压发生的仿真模型并进行仿真测试,得到了良好的仿真效果;硬件上设计了斩波电路。在频率适应性方面,本文研究了虚拟同步发电机技术和一次调频的要求,基于风电虚拟同步机整场控制器设计了一次调频判断条件和控制策略,提出了一次调频方案和关键参数的参考值,设计了实现VSG的三种改造方案。之后,将改造方案应用于实际风电场改造,取得了良好的效果,实现了将华能国际洮北风电场的风电机组改造成为电网友好型风电机组的目的。