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虚拟同步发电机（VSG）通过模拟同步发电机的运行特性，主动参与并网点电压支撑和电网频率调节，可有效提高电力电子化电力系统的稳定性。当电网故障时，VSG存在与同步发电机类似的功角失稳问题，此时传统的小信号稳定性分析理论已不再适用。针对这一问题，首先建立VSG的数学模型，采用相平面法解析VSG的暂态功角轨迹，研究电压跌落深度、控制参数和有功出力水平对VSG暂态稳定性的影响，考虑阻尼情况下，根据扩展等面积法分析了VSG的暂态稳定边界条件；然后，提出一种电网故障期间自适应调节有功功率参考值的暂态控制策略，降低有功功率不平衡，在电网严重故障期间确保稳态工作点的存在，提高系统的暂态稳定裕度；最后，通过基于RT-LAB的半实物仿真平台验证理论分析的正确性和控制策略的有效性。