随着能源和环境污染问题的加剧,以分布式能源(Distributed Generation,DG)为主要能量来源的微网受到广泛关注。传统电力系统的动态特性由同步发电机主导,由于同步发电机存在惯性,能够抑制频率快速波动,维持电网安全稳定运行。目前,越来越多的DG通过并网逆变器来把其电能注入大电网,和同步机比较而言,虽然惯性和阻尼低,但是响应速度迅速,这也是并网逆变器最大的优点。由于其惯性缺失会导致各电能参数的快速响应,给电力系统的安全稳定运行带来新挑战。因此,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术被提出,模拟出与同步发电机相类似的旋转惯量和阻尼特性的新型控制策略。然而,传统VSG控制仍存在一些不足,例如,仅能实现频率的一次调节、固定的旋转惯量无法兼顾负荷扰动下功率振荡及频率波动。因此,针对传统VSG控制存在的缺陷,改进和优化VSG控制方法对于提升新能源渗透率的意义非凡,基于现有文献的研究,本文提出了VSG二次调频和转动惯量的自适应控制策略。本文所做的主要工作如下:(1)分析了微电网逆变器运行控制及VSG的国内外研究现状,梳理了微电网逆变器的相关控制策略,并总结不同控制策略的优缺点和适用情况。根据同步发电机的转子运动方程、定子电气方程、一次调频和调压方程得到VSG控制的实现方法。详细阐述了VSG的基本原理,分析了电压电流双闭环控制中,基于不同反馈变量的选取,得到基于电容电流反馈的控制具有更好的抗扰性能的结论。(2)针对传统VSG控制频率调节能力有限的问题,改进了VSG的功频控制器结构,即在有功频率控制环中用积分模块代替下垂系数模块,通过仿真验证,相比较下垂控制、传统的VSG控制,改进后的VSG实现微电网频率的无差控制,降低了系统的频率偏差,以使频率快速恢复至额定值。研究VSG的并网控制原理,建立单机无穷大系统并对并网VSG特性进行分析,并通过仿真验证系统的并网稳定性。(3)针对VSG的两种控制策略,建立了在离网模式及并网模式下的等效电路图和小信号模型,采用特征值分析法,通过绘制主要参数对于各个根轨迹曲线产生的影响趋势,分析其对应的动态性能以及系统稳定性能。分析了不同转动惯量和阻尼系数在频率变化中的作用。(4)根据VSG中转动惯量灵活可变的优点,提出一种新型自适应控制策略。在旋转惯量控制中引入角频率偏移量和变化率,建立角频率偏移量和变化率之间的函数关系,从而实现转动惯量的实时动态调节。此控制策略主要通过改进功频控制器来实现动态调节,并进行仿真验证,得到所提控制策略的正确性和有效性,进一步提高了系统的运行稳定性,改善了频率的响应特性。