根据我国当前的新能源发电现状以及未来的“十四五”规划可以得知,随着基于电力电子变换技术的新能源发电的不断发展,新能源发电在我国所占装机比例逐步增加,我国的电源结构也将发生进一步改变。然而,传统控制策略下的风电机组无法像同步机一样为系统提供惯量及阻尼特性;并且考虑经济效益最大化,风电机组大多运行在无备用功率模式下,无法为系统提供长时间尺度功率支撑。风电等新能源的大规模接入将导致系统的等效惯量降低,调频能力减弱,严重威胁系统的安全稳定运行。新能源虚拟同步控制策略的提出正是为了解决上述问题,本文针对虚拟同步控制策略下的双馈风机,从参数优化的角度入手,实现功率平衡控制,改善系统的频率响应特性。首先概述了虚拟同步控制策略的虚拟转子运动方程、虚拟调速器、虚拟励磁器等控制环节,将控制定子侧输出功率的虚拟同步控制策略应用于励磁变换器,同时搭建了电磁暂态仿真模型,验证了虚拟同步控制策略的有效性及其参数整定的灵活性。其次,针对无功率备用模式下的虚拟同步控制双馈风机,提出风机参与系统调频全过程的新型调频控制策略,明确调频成本及调频效益等概念,建立起关于两者的目标函数;通过遗传智能算法求解最优最低转速,进而利用该最低转速整定虚拟同步控制策略中的控制参数。利用此参数优化方案实现所提新型调频控制策略下的双馈风机功率平衡控制。然后搭建仿真模型对所提调频控制策略及参数优化方案进行验证。仿真结果表明风机可以参与系统调频全过程,改善惯量响应阶段及一次调频阶段的系统频率响应特性,并在二次调频阶段中成功降速至最优最低转速,同时避免了频率二次跌落问题,验证了本文参数优化整定方案下功率平衡控制的可行性。最后,针对功率备用模式下的双馈风机,先提出一种基于虚拟同步控制的协调减载控制策略,其核心原则为优先采用超速控制,转速达到最大值时再启用桨距角控制。同时将风机的备用运行工况划分为仅超速控制、超速控制与桨距角控制协调配合以及仅桨距角控制三种不同状态。从能量及功率平衡的角度出发,提出了支撑调频能量以及能量释放增量的概念,定义了极限虚拟转动惯量概念,对前两种工况下绘制出不同风速下的两条能量曲线,进而得到不同风速下的极限虚拟转动惯量曲线;分析第三种状态下功率平衡与虚拟转动惯量关系,提出此工况下的参数整定方法。利用本文所提参数优化方案可实现备用模式下的全工况功率平衡控制,最后通过仿真对上述结论进行验证,证明其有效性及准确性。