随着分布式能源、可控负荷的大量接入,电力电子器件所占比重越来越大。与传统同步电网相比,高度电力电子化微电网缺少惯量阻尼支撑,系统受扰时更易发生波动从而影响安全稳定运行。虚拟同步机技术的提出有效缓解了低惯量、欠阻尼微电网中存在的弊端,为“源网荷储”各环节的接入提供统一的接口机制,使其具备了协调一致的稳定运行能力以及平滑可靠的自我调节能力。本文的主要研究内容如下:(1)搭建了微电网中逆变系统和整流系统的整体拓扑结构,给出了二者的控制方程,包含转子运动方程、定子方程及下垂控制方程,形成基于虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator,VSG)和虚拟同步电动机(Virtual synchronous motor,VSM)的控制框图;由虚拟同步机控制方程获得基于VSG技术和基于VSM技术的下垂控制曲线。(2)考虑微源与电网之间连接线路末端的功率解耦情况与下垂效果,提出了考虑下垂系数精确控制的改进VSG控制策略。首先,分析常用功率解耦方法的不足之处。接着,在控制量均选取为本地可测量的前提下设计改进VSG控制策略。最后,搭建双机并联系统,研究所提改进策略对于实现稳态功率合理分配的有效性。(3)针对多台虚拟同步机并列运行系统,研究其暂态响应过程中的功率调节机制,提出虚拟惯量阻尼匹配原则。(4)基于所提改进VSG控制策略和匹配原则,定义自同步变流器与自同步微电网概念。分别搭建光伏、储能和电动汽车以及等值同步电网模型,进而形成传统微电网和自同步微电网。采用双象限频率特性分析方法,实现对“源网荷储”功频调节的直观分析。基于仿真平台对比分析自同步微电网与传统微电网的功率平衡调节机制,验证自同步控制策略在实现“源网荷储”友好互动方面的有效性,为微电网自主协调运行提供技术支撑。