基于可再生能源的分布式发电单元一般通过电力电子变换装置接入电网,随着电网渗透率的提高,整个电力系统的转动惯量和阻尼作用相对减少,电网调频调压难度增加,给电力系统的安全稳定运行带来了一系列全新的影响与挑战。虚拟同步发电机是一种可模拟同步发电机外特性的电压型电力电子并网装置,有望为解决高渗透率电力系统的稳定性问题的突破口。本文在非理想电网和不平衡负载两种条件下,对虚拟同步发电机控制策略开展研究。论文首先分析了非理想电网下虚拟同步发电机的运行特性,推导基于LC滤波的三相虚拟同步发电机并网电流数学表达式,在此基础上,定量分析了谐波和不平衡电网电压对并网电流的影响,提出电流环指令改进算法与电网电压前馈算法相结合的三相电流平衡控制方法。本文所提以双二次广义积分为基础的电流环指令改进算法,可以抑制非理想的电网电压对电流环给定的负面影响;电网电压前馈算法可以消除电网电压谐波和不平衡分量对实际并网电流的扰动。此外,论文还对电网电压前馈的结构形式与控制参数进行了分析设计。虚拟同步发电机通常具有并网运行和离网运行两种工作模式,离网运行时需要具备带不平衡负载的能力,为此本文采用三相四桥臂拓扑为零序电流提供通路。首先在不对称负载条件下,对三桥臂虚拟同步发电机输出电压不平衡机理进行详细分析;紧接着分析了三相四桥臂虚拟同步发电机的工作原理;不同于现有的统一励磁控制,本文提出一种三相独立励磁的控制策略,通过对每一相电压进行单独调控,使得三相之间的控制完全解耦,能够更有效应对不平衡负载。最后,论文在Matlab/Simulink环境下,搭建仿真模型,分别验证两种非理想条件下所提的控制策略的有效性;针对非理想电网条件和不平衡负载条件,分别搭建了硬件实验平台,对硬件和软件进行了设计,通过硬件平台对前文的理论分析开展了实验验证。仿真和实验结果验证了本文理论分析的正确性与所提控制方法有效性。