为了解决日益严重的环境污染问题和能源危机,基于清洁可再生能源的分布式发电技术正迅猛发展。微电网作为分布式电源并网的重要形式之一,是电网和可再生能源之间的桥梁,可有效降低分布式电源的功率波动对大电网的冲击,提高系统稳定性。然而,与传统的同步发电机相比,采取传统控制策略的微网逆变器几乎没有惯性,更无法为电网提供必要的电压和频率支撑。因此,通过采取适当的控制策略来改善分布式电源的调频调压特性,对未来大规模新能源微电网具有重大的意义。如果能使并网逆变器具有与类似与同步发电机的外特性,就能改善分布电源并网特性,提高系统稳定性。为了使逆变器模拟传统同步发电机的动态特性,本文研究了一种基于synchronverters的改进型虚拟同步发电机控制策略,在原有基础上增加了底层电压电流控制,用来保证波形质量以及限制短路电流,同时增加了二次调频功能,使得频率能恢复到额定值。与传统的微网逆变器控制方法相比,虚拟同步发电机控制可以实现并网/孤岛模式无缝切换,提供必要的电压与频率支持,增加系统转动惯量,自动与电网保持同步,且不需要锁相环。虚拟同步发电机控制策略可以分成上层的功率控制与底层的电压电流双环控制两部分。其中底层电压电流环采用的是电压矢量定向控制,文中首先建立VSC在d-q旋转坐标系下的数学模型,在此基础上完成电压电流控制器参数设计。根据同步发电机的电磁暂态模型设计了功率外环,控制有功功率与无功功率。通过改变有功功率的设定值实现二次调频功能,从而消除一次调频产生的频率偏差。重点研究了基于小信号分析的系统数学模型建立方法以及利用频率响应法设计控制器参数,深入讨论了线路阻抗对系统稳定性的影响,并利用虚拟阻抗模拟同步阻抗,使该控制策略适用与不同电压等级电网。虚拟同步发电机在并网前有一个预同步过程。文中给出了两种预同步方法,一种是虚拟电枢电流法,另一种是三相锁相环法,可避免在并网时由于逆变器电压与电网电压在幅值及相位上的偏差而产生的过电流。最后,通过不同微网运行状态仿真实验验证了上述虚拟同步发电机控制策略及其控制器参数设计方法的有效性。