近年光伏、风电等新能源迅猛发展,新能源发电在电力系统中的渗透率日益上升。但是光伏、风电的波动性和间歇性,以及传统的新能源发电缺少惯性和阻尼特性,对电网的稳定运行产生了负面影响。在此背景下,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术应运而生。虚拟同步技术在控制系统中引入惯量和阻尼,模拟了同步发电机的旋转惯量和阻尼特性,提高了系统的稳定性。在孤岛模式下,VSG需要为负载提供电压和频率支撑,其能否稳定工作关系着整个系统的稳定。因此研究虚拟同步发电机的稳定性具有重要的意义。本文的具体工作如下:首先详细研究了虚拟同步发电机的控制技术。针对虚拟同步发电机的两种模式分别进行介绍。针对并网模式下,介绍了有功-频率控制、无功-电压控制和离并网切换控制。针对孤岛模式,对于其不平衡带载能力进行分析,并提出了基于正负序的控制策略。其次建立了虚拟同步发电机的阻抗建模。首先介绍了虚拟同步发电机的主电路模型,然后根据具体的控制方式建立控制系统的小信号模型,最后考虑有功-频率控制环的影响,将控制系统和主电路系统结合得到系统的阻抗模型。介绍了三相系统阻抗测量方法的基本原理和正弦调制阻抗测量法,并通过阻抗测量对所建模型准确性进行验证。然后是虚拟同步发电机的稳定性分析。首现介绍了三种基于阻抗的稳定性判据,并对这三种判据进行分析对比,通过分析对比,本文采用了广义Nyquist稳定性判据。然后是针对虚拟同步发电机,分析系统参数和线路阻抗对系统稳定性的影响,分析得到线路阻抗过大会导致系统不稳定,控制参数惯性系数、阻尼系数对系统稳定性影响较小。最后,搭建了包含RT-LAB平台和TMS320F28335数字控制器的硬件在环测试平台。基于该平台完成了虚拟同步发电机系统的建模和VSG控制算法的设计,完成了VSG不平衡负载控制和虚拟同步发电机的稳定性分析验证。通过Matlab软件以及硬件在环测试平台的验证,说明了所提出的不平衡负载VSG控制和稳定性分析的准确性。