微网逆变器作为分布式电源与微网的接口,其控制策略对微网稳定运行有着很大的影响。传统的恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制难以弥补微网低惯性、欠阻尼的缺点。虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术将同步发电机的特性方程引入微网逆变器的控制策略,模拟了同步发电机的外特性和调压调频功能。然而,虚拟同步机本质上还是电力电子器件,它的运行特性与同步发电机系统不尽相同。本文对虚拟同步机接入的微网系统稳定性进行了研究,本文主要研究的内容如下:1、介绍了微网的产生的背景和典型控制策略,分析了虚拟同步机技术的研究现状和最新进展,分析并总结了现有的针对虚拟同步机并网稳定性的研究现状。2、在同步发电机的数学模型和控制方法的研究基础上,结合微网逆变器的电路拓扑结构,将同步机特性方程和控制方法引入微网逆变器的控制策略中,通过模拟同步机转子运动方程、定子电压方程、调速器和励磁器的控制原理,设计了虚拟同步机完整控制策略,并且通过建立虚拟同步机动态小信号模型分析研究了微网逆变器模拟同步发电机特性后参与电网调频调压的特点。接着通过仿真算例验证了设计的控制策略的正确性和可行性。最后搭建了基于RT-Lab的硬件在环实验平台,利用硬件在环实验进一步验证了设计的虚拟同步机控制策略的正确性和可行性。3、介绍了微网系统小信号稳定性的特征值分析方法和参数优化方法,介绍了上述方法的步骤,并详细介绍分析了虚拟同步机并网稳定性研究的基础步骤——状态空间建模方法。利用状态空间建模方法对虚拟同步机接入的微网系统进行详细完整的建模,给出了虚拟同步机控制策略中的各环节状态空间模型的详细数学表达式,得出了虚拟同步机多机并联接入的微网系统不同运行模式时的普适性建模方法。通过仿真算例和硬件在环实验验证了状态空间建模方法的正确性和可行性。4、在建立的状态空间模型的基础上,给出了虚拟同步机微网系统的稳定性研究方法,包括小信号稳定性判定方法、特征值分析法和系统参数优化方法,系统参数优化方法包括基于根轨迹的初步优化方法和基于粒子群算法的进阶优化方法。建立了三个仿真算例,包括虚拟同步机单机并网微网系统、并网运行和孤岛运行的虚拟同步机多机并联微网系统。对三个算例分别进行状态空间建模,通过计算并分析算例的状态空间模型的特征值得出了系统参数对系统稳定性影响的规律,并通过根轨迹分析法与粒子群算法对系统参数进行了优化,验证了本文提出的稳定性分析方法和参数优化方法的正确性和可行性。