含高比例可再生能源的孤岛微电网因旋转质量小、惯性水平低,频率稳定性面临极大挑战。在迫切需要提高系统惯性水平的背景下,虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）技术应运而生。目前,VSG的研究还存在如下四个方面的问题:（1）转速偏差及其变化率在调节电压型VSG虚拟惯性时的利用尚不充分;（2）现有控制方法难以有效应对电压型VSG的电流越界问题;（3）现有电压型VSG二次频率控制方法尚存局限;（4）尚未设计含多类型VSG微电网的二次频率控制系统。为解决上述问题,本文围绕适用于孤岛微电网的VSG频率控制展开研究,着重探讨了VSG的自适应惯性控制和二次频率控制。主要研究工作如下:1)提出了适用于电压型VSG的自适应虚拟惯性控制方法。分析了受扰系统频率动态过程中转速偏差及其变化率的状态,分别构建了它们与虚拟惯性之间的函数关系,并对两函数关系采用加权和的方式以自适应调整电压型VSG的惯性大小;利用双曲正弦函数放大采集的转速偏差及其变化率信号,提高控制的灵敏度;引入sigmoid函数,限制虚拟惯性的调节范围,抑制控制过程中VSG输出功率的振荡。仿真验证了所提惯性控制方法的有效性,该方法能够减小频率波动并抑制功率振荡。2)提出了电压型VSG与电流型VSG之间双模式切换控制方法。阐述了该切换控制方法的基本思路及切换时所需满足的条件,在此基础上,分别介绍了从电压型VSG切换到电流型VSG的控制方法、从电流型VSG切换到电压型VSG的控制方法,并给出了双模式切换控制方法的综合实施步骤。仿真验证了所提双模式切换控制方法的有效性。3)提出了VSG分布式二次频率控制方法,以适用于电压型VSG未发生电流越界的情况。从系统频率发生波动的根本原因出发,将系统频率恢复问题转化为系统有功功率再平衡问题,建立了关于系统有功功率不平衡量的优化目标函数,利用各台VSG的频率偏差及其变化率估计系统有功不平衡量,实现了多电压型VSG之间的有功功率均分。仿真表明,与现有方法相比,所提二次频率控制方法可耐受一定的通信延时,能够较快恢复频率并减小频率波动。4)针对3)中方法在电压型VSG发生电流越界情况下的局限性,提出了基于改进自抗扰控制的多类型VSG集中式二次频率控制方法。给出了集中式控制方法的框架,阐述了电压型VSG发生电流越界和不发生电流越界两种情况下集中式控制方法的思路。分析了传统自抗扰控制中扩张状态观测器存在的问题,利用高斯误差函数设计了一种改进的扩张状态观测器,与传统扩张状态观测器相比,所提扩张状态观测器具有更优的观测性能。从系统有功功率供需平衡的角度出发,设计了基于改进自抗扰控制的集中式二次频率控制系统,通过实时估计并补偿系统的有功不平衡量,将该不平衡量按照容量的比例下发给各电压型VSG,保证电压型VSG之间的功率均分,并实现系统频率的恢复。与3)中所提的二次频率控制和基于传统自抗扰控制的集中式二次频率控制方法相比,所提集中式控制方法可有效减小频率波动、显著提高频率稳定性。