能源危机和环境污染促使风能和太阳能等可再生能源得以大力发展,分布式发电技术和微电网技术得到越来越多的关注,微网逆变器作为分布式电源接入形式,对提高分布式电源渗透率,增强电力系统稳定性有着重要作用。传统电力系统中占重要地位的同步发电机具备阻尼分量、旋转惯量和调频调压特性,为使电力电子接口—并网逆变器具有这种优良的特质,将其模拟成同步发电机的虚拟同步发电机技术应运而生。既能提高电网的兼容性和稳定性,又能降低逆变器大规模接入对电力系统运行模式的影响。因此,研究基于虚拟同步发电机技术控制的微网逆变器具有重大意义。文中首先介绍了微电网的概念和研究现状、虚拟同步发电机技术的概念和研究现状。分别阐述、分析PQ控制、V/f控制和Droop控制这几类常见的传统微电网逆变器控制策略,并搭建相应的仿真模型,根据仿真波形分析对比相关运行特性、优缺点,引出虚拟同步发电机技术。其次,参照同步发电机的数学模型,对比虚拟同步发电机的主电路拓扑,详细介绍虚拟同步发电机的控制原理,设计调速器和励磁调节器。通过双闭环电压电流内环控制方式级联到虚拟同步发电机控制器,实现虚拟同步发电机三闭环控制方法。分别阐述了虚拟同步发电机并网下和离网下的功率调节原理,通过搭建仿真模型及实验对利用虚拟同步发电机控制微电网逆变器运行的有效性进行了验证。再次,为提高虚拟同步发电机控制系统的性能,分析其主要参数,通过控制变量法对参数的选择进行设计,提出一套完整的参数设计方法。对虚拟同步发电机在两种运行方式下选择具体控制参数。通过搭建仿真模型分析,验证了控制方案的有效性。最后,为解决虚拟同步发电机控制下外部扰动引起的系统频率波动及偏移量较大的问题,提出一种基于线性二次型最优调节器的虚拟同步发电机控制策略。在分析输出频率动态响应的基础上,结合线性二次型原理,建立以角频率偏移量和功角偏移量为状态向量,输入有功功率偏差为控制向量的状态方程,求解出系统最优控制规律,并利用李雅普诺夫第二法分析系统稳定性。通过搭建仿真模型对比分析,验证了控制方案的有效性。图[78]表[7]参[56]