在离网运行模式下,储能功率变换系统面对负载功率的波动,借助储能装置的力量,采用虚拟同步发电机控制策略,通过模拟同步发电机的本体模型、有功调频、无功调压等特性,阻止系统频率和电压幅值发生突变,恢复系统功率平衡,确保系统输出交流电的各项参数在正常范围以内。但以上过程为虚拟同步发电机技术的一次调整,虚拟同步发电机技术的一次调整由有功频率控制和无功电压控制两部分组成,本质上是一种下垂控制,属于有差调节。虚拟同步发电机虽然具有与同步发电机类似的虚拟惯性与阻尼,但虚拟同步发电机与同步发电机并不完全等价,其控制参数的配置相对灵活。针对虚拟同步发电机调频调压存在偏差的问题,本文以基于虚拟同步发电机的储能功率变换系统为研究内容,重点工作放在对传统虚拟同步发电机技术的分析与研究上,并以此为基础,提出一种下垂系数依据实际情况自行调整的改进的虚拟同步发电机控制策略,该控制策略在离网运行模式下不仅能维持微网功率平衡,而且实现了频率的无差调节和电压幅值调节的小偏差。本文的主要研究工作可以分为以下几个部分:首先,对储能功率变换系统的组成及各个组成部分的功能进行分析与研究,明确储能功率变换系统功能的实现主要依靠的是功率变换器;通过分析与研究功率变换器的数学模型和控制系统结构,明确功率变换器的控制系统主要由内环控制器和外环控制器组成,内环控制器决定了功率变换器自身的特性,外环控制器决定了功率变换器在微网中的功能。此外,通过分析与研究功率变换器常用的控制策略,明确传统控制策略对电能质量调节的本质是什么,有哪些不足之处。其次,通过分析与研究同步发电机的数学模型,引出虚拟同步发电机技术是如何将一个功率变换器模拟成同步发电机来运行的;通过分析与研究虚拟同步发电机的数学模型,明确基于虚拟同步发电机的功率变换器的控制器如何实现。再次,针对虚拟同步发电机离网运行模式下调频调压存在偏差的问题,通过分析与研究虚拟同步发电机有功功率变化与频率变化之间的关系、无功功率变化与电压变化之间的关系及功率调节的动态特性,选取下垂系数作为优化对象,引入参数自适应调节的方法,提出一种下垂系数依据实际情况自行调整的改进的虚拟同步发电机控制策略。并通过MATLAB/Simulink搭建了仿真实验平台,仿真结果表明,在离网运行模式下,改进后的控制策略与传统虚拟同步发电机策略相比,不仅能维持微网功率平衡,而且实现了频率的无差调节和电压幅值调节的小偏差。最后,搭建了储能功率变换系统的实物平台,对改进的虚拟同步发电机控制策略进行实验验证。实验结果验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。