随着风能大规模的应用,目前采用的双馈风电系统大多为电流源型控制,缺少为系统提供惯量的能力,为此,电压源型控制应运而生,虚拟同步控制是其主要的实现方式,因此本文将对电压源型虚拟同步控制的双馈风电机组并网稳定控制方法以及惯量响应与一次调频进行研究。本文首先在两相同步旋转坐标系中建立了电压源型双馈风电机组状态空间模型,模型包括双馈风机本体、风力机轴系、转子侧变换器及其控制器、网侧变换器及其控制器和线路模型,在状态空间模型的基础上,实现基于电压源型控制的风电机组变流器稳定并网运行,通过频率扫描法验证了模型的正确性。基于上述分析,提出无锁相环整机虚拟同步控制结构,该结构去掉了锁相环部分,机网使用同一个角度进行控制。根据所建立的模型,通过波特图分析对比风力机轴系,网侧控制器以及电压源型整机虚拟同步控制的阻抗特性,此控制结构相比于有锁相环控制不仅简化了模型,而且还能降低系统的负阻特性,增强系统的稳定性。针对电压源型双馈风电机组惯量响应控制和一次调频。研究在转子动能、功率备用和外加储能不同能量来源的情况下,电压源型风电机组的变流器控制策略,其中功率备用包括转速备用与桨距角备用两种不同的方式,储能控制包括网侧控制直流母线电压与储能控制直流母线电压两种形式,通过分析线路参数越强,在一定范围内惯性时间常数越小,阻尼时间常数越大,系统的动态响应越快,不同调频控制方式控制参数的选取对调频能力至关重要。研究虚拟同步网侧锁相环控制,双虚拟同步控制,单电流环整机虚拟同步控制与整机虚拟同步四种不同电压源型控制结构的调频特性及惯量响应,得出四种控制可以在电网频率跌落时提供功率支撑,线路越强,功率与机侧虚拟角频率的动态响应越快,在一定范围内阻尼时间常数越大提供的功率支撑越多,惯性时间常数越小,稳定性越强;通过对比可以得到四种电压源型控制动态响应特性与功率支撑能力由于网侧控制结构的不同存在差异。通过仿真分析验证了电压源型双馈风电机组理论模型的正确性,对不同能量来源与四种电压源型控制结构的惯量响应和一次调频进行了分析,为接下来的研究提供了理论基础。