微电网是整合各种分布式能源优势、减弱分散分布式发电对大电网的不利影响、充分挖掘分布式发电经济效益的有效方式,已经成为了分布式发电领域的研究重点和热点。本文针对微电网逆变器及其控制展开研究,借鉴了同步发电机的运行特性、控制策略以及电力系统的电压、频率调节器控制结构,将逆变器改造为一台具有同步发电机特性的虚拟同步发电机,建立了虚拟同步发电机的数学模型,设计了各种运行模式下的控制器。本文的研究内容主要有:(1)深入研究了微电网的发展背景、概念、国内外研究现状以及关键技术研究现状,归纳总结了微电网的控制结构以及微电网逆变器的控制策略;并指出了现有微电网存在的问题。(2)重点介绍了一种模拟同步发电机特性的微电网逆变器结构-虚拟同步发电机,详细阐述了虚拟同步发电机的基本原理和实现方法,分析了各个参数对虚拟同步发电机控制系统的作用。(3)借鉴了同步发电机系统的调速器和励磁控制器的基本原理,设计了虚拟同步发电机的调速器和励磁控制器,有效模拟了同步发电机组的工频特性和电压调节特性。建立了有功环和无功环的数学模型,利用根轨迹方法分析了各个参数对系统稳定性的影响,从而为参数设计提供了理论依据。(4)对虚拟同步发电机所需的无功均分、预同步技术进行了研究。介绍了无功不均分带来的危害和预同步技术对于虚拟同步发电机的意义,提出了一种改进的控制策略以实现无功均分,并设计了预同步的参数。为了验证相关理论的正确性,本文通过Matlab/Simulink仿真软件进行建模,分别对虚拟同步发电机的孤岛运行、并网运行、并离网运行切换、无功均分控制策略和预同步进行了验证,仿真结果表明了所提出的虚拟同步发电机控制策略的正确性和可行性。