由于清洁性以及经济性,分布式发电被视为未来电力行业发展的重要方向。近年来,随着越来越多的分布式发电系统接入电网,各国电网公司都对分布式发电系统提出了新的严格要求,即要求在电网出现故障时分布式发电系统可以继续并网运行并发出有功或无功来支持电网。因此在分布式发电系统的研究中,研究系统在这些故障条件下的运行特性非常重要。　　 然而由于电网的目标是提供标准的三相正弦电压,各种形式的电网故障并不常见。因此在对分布式发电系统进行测试时,仅通过电网很难复现出故障情况,需要专门的设备或仪器来模拟上述故障。　　 为了满足研究需要,本文提出了一种高性能的多功能电网模拟器,不仅可以输出正常的电网电压,而且可以模拟诸如电压跌落、频率偏移、三相不平衡以及电压包含谐波等常见故障。　　 根据常见的电网故障和相关的国际标准要求,本文总结了电网模拟器应实现的功能。包括:模拟正常情况下的标准电网电压,模拟诸如电压跌落(包括平衡跌落和不平衡跌落)、电压变动、频率偏移、电压三相不平衡、谐波和间谐波畸变等电网故障。　　 研究了电网模拟器的主电路形式,将整个系统分为三个单相子系统,每个子系统模拟电网的其中一相。三个子系统均为AC-DC—AC的形式。在AC-DC环节,采用三相PWM整流器使得能量可以回馈电网,实现系统的四象限运行；DC-AC环节采用单相PWM逆变器产生交流电压以模拟电网。　　 给出了系统控制的设计过程,将模拟器的工作模式分为基波模式和谐波模式,在不同的工作模式下采用不同的控制方法。基波模式下模拟电压跌落、频率偏移、三相不平衡等对系统动态性能要求较高的故障情况,因此采用双闭环控制方法,谐波模式下采用电压有效值反馈的控制方式以保证高次谐波电压的输出。由于输出LC滤波器可以看作是一个随着频率变化增益不断变化的放大器,因此本文分析了LC滤波器的幅频特性,并研究了LC滤波器对高次谐波的放大作用。并且在谐波电压的控制过程中,采用了在谐波电压给定环节加了前馈系数的方式来抑制主电路对高次谐波电压的放大。　　 最后搭建了30kW模拟器研究平台,仿真和试验结果均证明了所提出电路拓扑以及控制方案的有效性。