随着新能源分布式发电的渗透率不断上升,其不确定性及并网逆变器的低惯性会影响电网的稳定性。由于虚拟同步发电机控制策略（VSG）能使并网逆变器模拟同步发电机对外输出特性,提升分布式发电并网的稳定性和可靠性,基于此,本文对VSG的拓扑电路及其控制方法进行了分析和研究。首先对课题研究的背景及意义进行介绍。对比分析了并网逆变器的相关控制策略,并归纳总结了各控制策略的优缺点和适用场景。根据同步发电机电气与机械特性,设计了VSG功频控制器和励磁控制器,并通过仿真验证了所设计VSG理论正确性。同时建立了VSG并网小信号模型,由小信号模型特征方程绘制变参数根轨迹图,分析了VSG各关键参数改变时对系统稳定性的影响,为VSG控制参数选取提供理论依据。其次针对传统固定转动惯量的VSG中存在暂态过程长且动态性能差的问题,本文采用一种基于模糊控制的转动惯量自适应算法。根据同步发电机的功角曲线,分析了转动惯量和阻尼系数对VSG系统暂态下频率的影响,由此推导出合理的模糊逻辑规则。仿真结果分析表明,在相同情况下采用模糊自适应控制算法的VSG与传统VSG算法比较,能改善功率指令变化和负荷切换时的频率动态响应过程,提高系统的稳定性。再次针对目前VSG在独立运行的分布式发电情况下通常采用一次有差调频,难以保障负荷扰动时的调频要求且传统PI无差调频策略的抗扰能力弱,本文引入自抗扰控制器,采用双模式自抗扰VSG无差调频控制策略。该策略利用NLADRC和LADRC的控制特点,根据负荷扰动的情况自主切换两种控制模式,能有效减小无差调频时的频率超调并改善系统频率动态响应过程。通过仿真结果表明,在相同情况下采用双模式自抗扰控制策略VSG的抗干扰能力相比于传统的PI无差调频策略提高了5.5倍,且在不同大小扰动情况下均具有良好的抗扰性能。最后详细介绍了并网逆变器的软硬件设计方案,并搭建了一台以ARM+FPGA为主控方案的100k VA VSG硬件实验平台。实验结果表明,VSG在离网满载运行时输出谐波电压总畸变率THD值为2.38%,输出谐波电流总畸变率THD值为3.35%;在离网负荷切换时电压保持稳定且电流能快速跟踪负荷;在并网时能按指令向电网输出功率;验证了基于VSG并网逆变器控制方案的可行性。