随着传统化石能源的日益枯竭,新型可再生能源在生活中愈发的得到重视。近年来分布式发电技术得到了极大的发展,分布式能源并网要求以及输电线路走廊所占用土地资源问题日益突出,并且我国风、光等新能源基地主要分布在“三北”地区,由于本地消纳不足,大规模新能源需要输送到华中、华东等电力负荷中心,直流输电技术成为解决电能跨区域、稳定、高效传输的有效途径。基于电压源型换流器(VSC)的柔性高压直流输电系统可以实现有功和无功功率的独立控制,可以更好地适应电网的调度要求,而且具有不存在换相失败问题的优势,因而得到了广泛应用。但是,基于电力电子变换电路的VSC-HVDC具有阻尼和惯性不足的特点,虚拟同步机控制技术是解决该问题的有效手段。因此,研究VSC-HVDC的虚拟同步机控制,实现对电网的一次调频、提供给系统频率支持、提高系统整体惯性,实现基本无误差的快速调节,对电网的安全稳定运行具有重要意义。本文在充分理解柔性直流输电的大背景下,研究了同步发电机并网原理,分析了换流站向同步电机等效的过程,重点探讨了虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)算法的机械-电磁方程,通过合理的控制设计使得换流器单元能够为系统提供惯性和频率支撑,然后在Matlab/Simulink实验仿真平台上验证所设计的控制策略。本文所包含的主要研究内容如下:1)给出了 VSC-HVDC输电系统的基本拓扑结构,对柔直系统中两端换流站及其余部分进行了说明并建立数学模型。同时分析了同步发电机与换流站数学模型之间的相似性。经数学推导得出单侧换流站等效为虚拟同步电机的可行方案。2)阐述了常见同步发电机机械特性和电气特性机理,对比虚拟同步发电机与同步电机异同,分析现有常用的VSG功频、励磁和电流控制策略。在此基础上对VSC-HVDC逆变侧和整流侧分别提出改进型虚拟同步机控制策略。3)定性分析了虚拟转动惯量及虚拟阻尼系数在柔直系统中所起到的作用,在相关限制条件下研究其参数整定方法。根据所设定不同的转动惯量和阻尼系数,深入探讨了电网发生扰动时,采用虚拟同步机控制的VSC-HVDC两端换流站参与电网的动态调节,提供惯性支撑的可能性。对两端换流站的虚拟同步机控制算法在Matlab/Simulink实验仿真平台中分别建立仿真模型并进行了验证,仿真实验结果证明了所设计控制方案的有效性和可行性。