本公开是关于一种虚拟同步机多机互联分层补偿控制方法以及装置。其中，该方法包括：基于预设互联逆变器电路，建立互联逆变器空间模型，生成所述互联逆变器中逆变器的残差生成器；建立分层补偿控制架构，生成基于残差生成器的高频扰动补偿控制器；对等效虚拟阻抗补偿控制结构进行分布式优化，生成分布式优化的等效虚拟阻抗补偿控制器；建立基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构，并基于所述基于残差的互联逆变器分层补偿控制结构完成对基于鲁棒残差的虚拟同步机的多机互联分层补偿控制。本公开能够抑制高频扰动对逆变器输出电压的影响，同时能够使线路参数摄动时无功也能均分，无需采集负载电流，节约了设备成本。