随着风电的迅速发展，风电的高比例并网引起了电力系统中电源组成结构的重大变革，风电已成为电力系统的主力电源之一，由之而来给系统的动态过程和稳定性都带来了巨大的挑战。为了应对由传统的矢量控制方式下的风电机组并网带来的惯量减小，系统频率动态恶化，稳定性降低等问题，基于虚拟同步控制方式的风电机组以其能够不依赖于锁相环而实现与电网的同步运行，为电网提供主动支撑等优良特性正得到学术界和工业界广泛的研究和应用。在此背景下，虚拟同步控制风电机组的动态特性将逐渐成为决定电力系统机电动态的重要因素，因此，对虚拟同步控制风电机组自身的动态特性及其对系统动态过程的影响进行研究具有重要的意义和价值。
　　本文以虚拟同步双馈风机为研究对象，聚焦于机电时间尺度，围绕虚拟同步双馈风机机电尺度的建模、特性分析及其对电力系统动态过程的影响而展开。主要针对虚拟同步双馈风机的惯量特性及其对电力系统频率动态过程的影响和小扰动特性及其对同步机低频振荡的影响进行了分析和研究。具体内容如下：
　　首先，对虚拟同步双馈风机的基本原理和控制策略进行了介绍。在本文中，虚拟同步双馈风机通过采用类似于同步机的内电势频率-幅值控制的方式，由不平衡有功和无功功率分别调节内电势的频率/相位和幅值，使其内电势的频率与端电压的频率相独立，从而具备与同步机类似的主动响应电网扰动以及自同步的特性。
　　然后，基于运动方程的概念，考虑不同的运行工作区，建立了虚拟同步双馈风机机电尺度的运动方程模型，定义了表征内电势频率动态的等效惯量和等效阻尼系数，并在Matlab/Simulink中通过不同工作区的实际电磁暂态模型和运动方程模型的仿真结果对比，验证了所建模型的正确性。
　　根据虚拟同步双馈风机运动方程模型所得的等效惯量表达式，对其物理意义进行了解释，并分析了虚拟同步双馈风机在不同控制参数下和不同工作区下的惯量特性。在此基础上，建立了含虚拟同步双馈风机的电力系统频率动态分析模型，通过和详细电磁暂态模型对比验证了模型的有效性，分析和总结了虚拟同步双馈风机不同惯量特性对系统频率动态过程的影响规律。
　　最后，基于虚拟同步双馈风机的运动方程模型，对其小扰动特性进行了分析；通过建立单同步机单虚拟同步双馈风机和无穷大电网相连的线性化模型，研究了虚拟同步双馈风机与同步机之间的相互作用路径以及相互作用的物理过程，尤其是虚拟同步双馈风机对同步机的作用机制。在此基础上，基于转矩法阐明了虚拟同步双馈风机在不同控制参数下的不同小扰动特性对同步机低频振荡阻尼的影响机理。