随着社会的进步和科技的发展,能源问题成为制约人类发展的关键因素,历史上对资源的不合理开发和使用带来了严重的环境污染问题,作为最清洁的能源之一,风力发电技术得以迅速发展。但是风电并网容量的逐步提升,也使得传统电力系统等效惯量缺失,频率稳定性降低。为了有效解决这一问题,国内外学者分别提出了不同结构的虚拟同步控制方案。本文首先建立了双馈发电机机侧和网侧的数学模型,在此基础上分别推导了电流控制型和电压控制型的虚拟同步控制策略,并在传统功率解耦的电流矢量控制的基础上,提出了基于模型预测控制的虚拟惯量控制策略,进行了仿真验证。由于电压控制型在弱电网下的适应性更强,本文以电压控制型双馈发电机虚拟同步控制为例,重点分析了电网电压对称跌落故障下虚拟同步控制的风力发电机如何进行低电压穿越的问题。与传统故障穿越不同,本文首先将虚拟同步控制下的低电压故障穿越分成两个阶段,即故障瞬间和故障恢复以后。针对故障瞬间电压跌落激发双馈发电机内部剧烈的电磁暂态过程产生的电流冲击问题,提出了定子暂态磁链补偿的方案,有效抑制了双馈发电机故障时的转子电流和转矩的冲击;针对故障恢复时电压瞬变带来的长时间尺度有功功率和频率脉动问题,本文分析了脉动产生的原因,并通过在一阶惯性环节中增加微分补偿改善其动态响应特性,有效抑制了故障恢复后的频率脉动,增强了虚拟同步控制下双馈发电机低电压故障穿越的能力。最后,本文通过搭建相应的实验平台,以实验的方法验证了所提控制策略的有效性,表明控制策略可以改善虚拟同步控制下的双馈发电机低电压故障穿越能力,有一定的研究意义。