微网是整合各种分布式能源优势、减弱分散的分布式发电对大电网的不利影响、充分挖掘分布式发电经济效益的有效方式,已经成为了分布式发电领域的研究重点和热点。然而基于电力电子逆变接口的微网系统不具备有利于维持系统稳定的转动惯量,而转动惯量正是电力系统中占主导地位的同步发电机的固有特性,随着微网系统在电力系统中渗透率的不断增加,给电力系统的安全稳定运行带来挑战。虚拟同步发电机控制技术作为一种使逆变器模拟同步发电机输出特性的方法,对于提高电力系统的稳定性具有重要的支持作用。本文以基于虚拟同步发电机的微网逆变器为研究对象,对其工作特性和运行控制策略进行研究。基于同步发电机简化模型,研究了虚拟同步发电机的实现算法,并对转动惯量作用和拓扑结构进行了详细分析。根据虚拟同步发电机的调速器和励磁控制器的工作原理,建立了有功环和无功环的数学模型,研究了系统各个参数对动静态响应和稳定性的影响,给出了参数设计方法。为了实现虚拟同步发电机在离网模式和并网模式之间的无缝切换,本文研究了预同步技术。提出了一种基于虚拟功率的新型预同步方法,克服了传统预同步技术算法过于复杂的缺点。建立了虚拟同步发电机的导纳模型,从导纳的角度研究电网电压谐波影响虚拟同步发电机并网电流的机理,提出了一种基于陷波器的电网电压前馈控制策略,通过重塑谐波频率处的导纳达到了抑制电流谐波的目的。研究了线路阻抗对无功分配的影响,采用一种在无功环加入积分环节的改进型下垂控制,消除了线路阻抗的影响,实现了无功均分。为了验证相关理论的正确性,本文搭建了两台5kW的虚拟同步发电机实验平台,完成了并网运行实验、离网运行实验、离并网运行切换实验、电流谐波抑制实验、无功均分实验,实验结果验证了本文研究的虚拟同步发电机控制策略的正确性和有效性。