虚拟同步机（virtual synchronous generator，VSG）控制技术可使并网逆变器模拟传统同步发电机运行，应用前景广阔。VSG控制依托数字控制技术实现，存在着数字控制固有的控制延时问题，制约了系统的响应特性和控制精度，影响了系统的稳定性。现有研究多局限于分析数字控制延时对控制系统某一部分的影响，鲜有文献涉及延时对系统全局稳定性的影响。本文以虚拟同步机系统为研究对象，建立了考虑控制延时的系统高阶小信号状态空间模型。基于所建模型，求得系统特征根根轨迹，分析不同延时下逆变器的稳定性，进而给出系统稳定的临界延时时间。仿真和实验结果验证了本文理论分析的正确性，本文所述方法可以为逆变器参数设计提供理论参考依据。