当今,可再生能源发电的大力发展促使微网技术成为了研究热点。微网(Microgrid)可以将各种类型分布式发电(DG)单元以及储能元件有机集成为一个系统,为用户提供稳定、可靠、优质的电能。DG单元一般通过接口逆变器与微网相连。根据控制模式不同,接口逆变器可分为电流模式控制逆变器(current-mode-controlled inverters,CMCIs)和电压模式控制逆变器(voltage-mode-controlledinverters,VMCIs),因后者能够在公共电网出现故障时为微网负载提供直接的电压支撑成为微网中不可或缺组成部分。本文对微网中应用于VMCIs的几项关键控制技术进行了深入研究,其中包括低压阻性网络中VMCIs的虚拟负电阻功率解耦策略、功率解耦后由并联VMCIs构成的微网小信号稳定性分析、VMCIs在分布式储能系统中的运行与控制研究以及VMCIs在微网电能质量控制方面应用等。首先,论文研究了虚拟负电阻(virtual negative resistor,VNR)策略在低压微网中功率解耦方面的应用。推导了有功/频率(P/w)和无功/电压(Q/E)下垂控制下VMCI的输出功率耦合模型,阐述了低压微网中由阻性网络引起的功率耦合问题,并在aβ坐标下通过阻抗分析的方法指出了基本虚拟负电阻策略对功率解耦的作用。通过对VMCI系统导纳的极点分布进行分析后发现,当采用的虚拟电阻数值比实际线路电阻大时,基本VNR方法极易引起VMCI并网电流低频分量的不稳定。同时得出一个有趣的结论:并网工作模式下,当VMCI的电压外环采用PI调节器,且采用的基本虚拟负电阻数值等于线路电阻时,VMCI并网电流中的直流分量将呈现临界稳定状态。为了提高系统稳定性,文中提出了在aβ坐标下采用基于比例谐振控制器的改进VNR方法。通过合理设计比例和谐振参数,改进VNR策略既可以实现功率解耦,又能够大大降低系统低频不稳定的风险。文中还对隔离变压器对VNR策略的影响进行了分析。其次,在功率解耦的前提下,提出一种基于P/ω或Q/E "导纳"的VMCIs并联系统稳定性研究方法。将每台并网VMCI的功率控制模型等效为一个"开路电压"和一个"导纳"倒数串联的二端网络,根据基尔霍夫电流定律进一步得到整个并联系统的功率模型。理论分析得出系统稳定性判定依据:并网模式下功率系统稳定的充要条件是系统中每一个"导纳"的所有极点都具有负实部,而孤网系统稳定的充要条件是系统中所有"导纳’"和倒数的全部极点都具有负实部。根据该方法,文中还得出了两个适用于孤网并联系统稳定性设计的实用性结论。再者,讨论了低压微网中一种基于在线交互式UPS系统结构的分布式储能系统(DESS)的运行与控制策略,并着重对DESS中VMCI的功率控制器和直流侧电压控制器进行了设计。将低压微网中VMCI的系统阻抗看作(或设计为)主要呈阻性,相应地,采用无功/频率(Q/ω)和有功/电压(P/E)下垂控制。为了对VMCI的功率和直流侧电压控制器进行设计,分别基于平均功率和瞬时功率定义建立了 VMCI控制系统模型。设计结果对比表明,基于瞬时功率定义的功率模型对功率控制和直流侧电压控制系统的动态特性描述更为准确。实验部分搭建了一个由两台DESSs组成的微网平台,验证了瞬时功率定义功率模型的准确性,并实现了微网在并网和孤网模式间的无缝切换。最后,研究了暂态虚拟电阻在VMCIs混合电压电流(hybrid voltage and current,HVC)控制方法中的应用。HVC控制方法可以有效地扩展VMCIs在微网电能质量方面的应用,文中介绍了 HVC控制方法的基本原理和实现方法,并在dq坐标系下推导了 HVC控制下并网VMCI的小信号模型。并网稳定性分析表明,HVC控制中加入的并网电流低次谐振控制器容易造成并网电流的低频分量不稳定。为此,提出了在VMCIs和微网间插入暂态虚拟电阻的方法提高系统稳定性,并同时避免由虚拟电阻引起的功率耦合问题。