微电网作为清洁能源的载体,不仅提高了清洁能源的利用率,而且也使得区域供电得到改善。但含有大量电力电子器件的微电网响应速度快、缺乏于同步发电机的阻尼特性及转子惯性相似的特性,使得微电网抗干扰及频率动态响应差。因此,虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术运用而生,即通过先进的控制算法将同步发电机的机电暂态特性及外特性移植到微电网逆变器的控制中,使其具有了类似于同步发电机的动静态特性,从而可在并网与孤岛两种模式中稳定运行。为此,本文以电压控制型虚拟同步发电机为对象,主要研究其用于微电网逆变器并网与孤岛运行及切换控制问题,解决了在两种工作模式下平稳过渡的难题,具有重要的理论价值和实际意义。论文的主要内容如下:首先,借助同步发电机的调速励磁控制原理及机电暂态特性,设计了虚拟同步发电机的有功-频率和无功-电压控制单元。同时为了实现同步发电机较大的感性输出阻抗,引入基于二阶广义积分器(Second-order generalized integrator,SOGI)的同步阻抗,并通过内环控制提高了输出电压和电流的质量。其次,利用电力系统中的准同期并列原理及“二次调频”及“二次调压”特性,设计了基于准同期算法的柔性切换控制策略,并对柔性切换中的关键技术-锁相环技术进行了改进,提出一种可在非理想电压条件下实现准确锁相的锁相环,避免了非理想电压对锁相精度的影响,实现VSG的孤岛转并网模式运行的柔性切换。然后,针对电压源控制型的微电网逆变器,利用VSG自身特性,设计了一种基于频率与电压正反馈加功率扰动的孤岛检测算法,实现对非计划孤岛的有效快速检测,并设计了适合于VSG控制的微电网逆变器双模式切换算法,以实现微电网在孤岛与并网模式之间无缝切换,保证关键负荷的不间断供电。最后,于Matlab/simulink里构建了VSG的仿真模型,对上述算法进行了全面的仿真验证,同时,搭建了虚拟同步发电机系统实验平台,进行了小功率实验验证。