随着风力发电在电网渗透率的逐年递增,现有风机装机容量已占系统总装机容量的10.5%,电力系统电力电子化的趋势愈发明显。电力电子装置中锁相环的广泛使用,使得电力系统惯性大幅减少,频率稳定性变差。新能源的随机性和波动性,更加重了系统的负担。如何在新能源大规模接入的前提下,保障系统的安全稳定运行成为了研究热点问题。针对上述问题,本文对双馈风电机组经由电力电子变换装置并网控制的改进展开研究,主要工作如下:首先,搭建了详细的双馈风电机组模型。按照风机的能量传递过程,依次完成了风电机组动力系统和能量转换系统模型的建立,深入研究了风电机组的能量转换机理,同时对绕线式电机现有的交流励磁原理及电力电子变换器现有的矢量控制技术展开学习,为进一步对于双馈风电机组控制的改进奠定了基础。其次,搭建了虚拟同步发电机的模型。从二阶同步电机的数学模型入手,依次分析了同步发电机的电磁暂态模型和机电暂态模型,之后对虚拟同步机控制参数的选取进行了理论分析与探究。为了更加简化虚拟同步机的控制结构,搭建了虚拟同步机的自同步控制模型,彻底将锁相环从控制中移除。之后在仿真软件中对虚拟同步机控制策略进行了仿真研究。最后,提出了基于虚拟同步机的双馈风电机组改进控制策略。从现有双馈风电机组的矢量控制入手,同时考虑双馈风电机组内部的电磁耦合关系,在传统定子电压定向的控制基础上,引入同步发电机组的转子运动方程,使双馈风电机组摆脱了对于锁相环的依赖。同时,开发了双馈风电机组中叶轮和发电机转子蕴含的转动惯量,在不额外增加物理器件和增大控制复杂度的前提下,重构了双馈风电机组有功-频率和无功-电压之间的耦合关系,使双馈风电机组在输出功率满足最大功率追踪的同时,获得与同步电机相类似的外特性,并在仿真平台上搭建了模型进行仿真分析,对提出的控制策略加以验证。