随着国家能源转型的不断深入,电力系统正逐渐演变为高比例清洁能源和高比例电力电子装置的“双高”电力系统。规模化电力电子并网暴露出的惯量缺失、阻尼不足和故障电压穿越能力不足等问题威胁电力系统的安全稳定运行。与此同时,大容量、远距离输电的需求促进了我国特高压直流输电工程的蓬勃发展,电网呈现强直弱交”特点。高压直流输电系统送端通常建设在边远地区,网架薄弱,新能源占比过高会导致系统短路容量匮乏和动态无功补偿能力不足。传统同步发电机有着对电网天然友好的优势,目前众多的电力电子换流器控制方案通过模拟同步发电机的优良属性以提升高比例新能源电网的稳定性。然而,电力电子换流器是新能源机组与大电网的能量交互节点,受制于自身的物理器件特性,换流器控制改进对电网稳定性提升效果依然有限。新能源采用新能源同步机（Motor-Generator Pair,MGP）并网的新型并网方式直接赋予电网同步电机的特性,包括:真实的转动惯量和自发的惯性响应、强过载和瞬时无功功率支撑能力、通过励磁控制来阻尼振荡等,可以弥补电力电子器件存在的不足,有效支撑超高占比新能源电力系统的稳定运行。本文的主要研究内容和创新性成果如下:（1）研究了 MGP的动态无功调节能力根据MGP的电压调节机理,分析了 MGP在次暂态和暂态下的动态无功调节能力,得出了改善同步电机参数、降低MGP发电机功角与调节励磁增益系数可以增强MGP无功响应能力的结论;然后,提出了以送端换流站闭锁信号和交流电压为输入信号的附加降功率运行和附加降励磁控制策略,通过增强MGP进相深度提升了其对直流送端系统暂态过电压的抑制能力;最后,搭建新能源发电经直流输电系统送出的仿真模型对MGP的无功调节能力进行了验证,并对比了交流系统不同程度电压降落下MGP的无功补偿能力,验证了通过改善MGP的参数可以提升其无功补偿能力的理论分析结论。搭建了含MGP的多新能源场站经直流外送的仿真模型,验证了基于两种附加控制策略的MGP对暂态过电压的抑制作用。（2）研究了光伏经MGP并网的惯性响应与一次调频能力根据新能源经MGP并网的真实惯量水平,推导了 MGP惯量对初始频率变化率（rate of change of frequency,RoCoF）的抑制作用,建立了 MGP的电气-机械模型,对比分析了 MGP惯量支撑作用与虚拟惯量的区别;然后基于光伏驱动MGP并网的直流电压反馈控制方法,提出了一种光伏定减载运行算法。进一步提出了一种MGP的一次调频下垂控制策略;最后通过3机9节点仿真系统和5kW的MGP实验平台分别验证了 一次调频改进控制策略的有效性。（3）研究了 MGP在低电压穿越中的暂态功角特性针对MGP系统在低电压穿越过程中的功角稳定问题,理论分析了 MGP低穿过程中双机功角的变化机理;然后,在原有控制策略基础上提出了附加电压-转速反馈控制策略以提升低穿过程中的MGP功角稳定性;最后,建立单机无穷大仿真系统,验证了 MGP的功角变化机理,并验证了控制策略改进对低电压穿越中MGP的暂态功角稳定的提升作用。