公共直流母线系统是由集中式AC/DC连接外部交流电网,允许光伏、风机、储能、直流负荷等多个单元经变流器灵活接入的开放直流系统,具有适合分布式单元及负荷即插即用的特点。典型应用场景有:电动汽车充电站、区域直流配电网、数据中心等。基于电网友好与直流系统稳定的需求研究一种应用于公共直流母线系统的虚拟电机技术,集中式AC/DC采用负荷虚拟同步电动机控制,模拟传统电动机功率特性及惯性阻尼特性;储能DC/DC配合负荷虚拟同步机的实现,同时模拟直流电机,根据直流母线电压进行柔性充放电维持系统稳定,主要研究工作如下:(1)对公共直流母线系统拓扑及整体控制方案进行分析,介绍了公共直流母线系统拓扑结构,确定各端口变流器主电路拓扑并建立数学模型,分析各端口变流器作用及控制目标,并给出适用于本文公共直流母线系统的虚拟电机整体控制方案。(2)对负荷虚拟同步电动机工作原理进行了详细分析,阐述其功率特性与惯性阻尼外特性,结合AC/DC建立直流母线电压与提高电能质量的需求,给出“直流母线电压控制-功率环-电压电流内环”的虚拟同步电动机控制策略具体实现方法,并分析了其中直流母线电压控制充当二次调节的原理。通过模拟电网故障工况,仿真验证了负荷虚拟同步机为外部交流电网提供频率电压支撑的有效性。最后分析了虚拟同步电动机控制稳定性,建立了虚拟同步机控制环小信号模型,利用根轨迹法分析了虚拟惯性、阻尼、虚拟感抗参数对稳定性的影响,为参数设计提供参考。(3)针对虚拟同步电动机实现影响直流母线电压稳定的问题,在深入分析下垂控制的基础上,对储能DC/DC采用虚拟直流电机控制,阐述了工作原理与控制策略,并利用小信号模型法分别对下垂控制与虚拟直流电机控制参数进行了分析。通过对比仿真验证了虚拟直流电机控制增加直流系统惯性阻尼,具有更好的平抑波动能力。为实现功率、电压的无差控制,给出平移下垂曲线实现二次调节的方法。最后基于虚拟同步电动机小信号模型,定量分析了一次调节过程中,储能单元配合虚拟同步电动机实现所需的特性及最小功率和容量配置。