各分布式电源通过电力电子变换器接入交流微电网,微电网逆变器是实现分布式电源能量变换的关键设备。微电网中的等效电压源逆变器,特别是虚拟同步发电机,在电网电压支撑能力、独立带载能力、故障限流能力、多机并联灵活性、并网/孤岛模式切换灵活性等多方面具有明显的优势。然而分布式电源并网接口的架构方案,不仅要满足微电网组网稳定性的需求,仍需重点考虑分布式电源的功率特性。本文主要研究了应用于交流微电网中光伏电源和储能电池的虚拟同步发电机策略及其暂态特性优化技术。微电网中光伏逆变器的主要功能为将光伏发电功率传递到微电网系统中,并尽可能降低发电功率变化对系统性能及稳定性的影响。同时光伏发电系统要很好的适应微电网环境,避免微电网扰动影响光伏发电系统稳定性。虚拟同步发电机技术可以解决光伏电源平滑接入微电网的问题,然而光伏虚拟同步发电机对微电网频率的支撑能力有限,微电网频率扰动对光伏虚拟同步发电机的功率响应特性影响较大,导致其微电网频率适应能力较差。从交流微电网中光伏的功能定位出发,本文提出了一种调度型光伏虚拟同步发电机控制策略。通过频率前馈技术,将公共耦合点的频率引入虚拟同步发电机的功率闭环控制中,消除了引起功率振荡的主导共轭极点,从而提高了微电网频率扰动时光伏虚拟同步发电机的适应能力。提出的频率前馈策略未改变虚拟同步发电机的功率调控性能,因而保留了光伏平滑接入微电网的优势。本文基于小信号模型分析了频率前馈控制中锁频环等效增益和时间常数对系统性能的影响。最后搭建了实验平台验证了本文提出的光伏虚拟同步发电机策略的性能优势。与调度型光伏虚拟同步发电机不同,非调度型光伏虚拟同步发电机考虑了逆变器直流母线电容的控制。本文提出了一种非调度型光伏虚拟同步发电机策略。该策略充分利用直流母线电容的缓冲能量解决了光伏电源平滑接入微电网的问题;提出了一种频率前馈策略,将公共耦合点的频率引入直流母线电压的闭环控制中,改善了频率扰动的阻尼特性,降低了微电网频率扰动对直流母线电容电压的影响。本文提出了一种锁相环参数配置方法,实现了发电功率扰动和微电网频率扰动的响应特性的解耦控制。基于功率响应峰值时间及频率扰动响应的阻尼比等指标要求,提出了一种光伏虚拟同步发电机参数设计方法。最后对比评估了有无前馈的控制策略在强网阶跃扰动、弱网阶跃扰动和弱网随机扰动条件下的响应特性验证了所提策略的性能优势。常规的储能虚拟同步发电机策略能够有效提升微电网频率扰动的抑制能力,但在功率指令变化时虚拟同步发电机的输出功率振荡现象也较为显著。针对虚拟同步发电机的功率调控性能差的问题,本文提出了一种基于虚拟惯量功率控制的储能虚拟同步发电机功率响应特性优化策略。该策略在虚拟惯量功率控制中引入低通滤波器,通过调节低通滤波器的时间常数,改善了功率响应的阻尼特性,从而解决功率调控性能差的问题。本文建立了提出的虚拟同步控制策略的小信号模型,并基于系统相位裕度和频率响应峰值等指标,提出了一种简单的参数设计方法。另外,本文提出了两个暂态响应特性评估指标,对比了本文提出的功率优化策略与其他两种优化策略在功率指令调控和微电网频率扰动方面的响应特性。实验结果表明,本文提出的功率优化策略有助于改善储能虚拟同步发电机的功率调控性能,且提出的指标能够有效评估暂态功率响应和频率响应的振荡现象。针对功率指令调控性能差而提出的功率优化策略,可以改善储能虚拟同步发电机的功率调控性能,但在微电网频率扰动时功率优化策略的微电网频率支撑能力也会因此而降低。为了解决该问题,本文在功率优化策略的基础上提出了一种具有增强的微电网频率支撑能力的储能虚拟同步发电机策略。该策略在虚拟惯量功率控制中引入了两个公共耦合点频率信息:估计的公共耦合点频率和测量的公共耦合点频率。公共耦合点频率信息的引入,一方面改善了虚拟同步发电机的功率调控性能,另一方面则为微电网频率扰动提供了额外的功率支撑。本文建立了所提控制策略的小信号模型,评估了虚拟同步发电机的功率指令调控和微电网频率扰动的系统性能,分析了虚拟同步发电机的等效输出阻抗与微电网等效阻抗对虚拟惯量控制的影响。最后实验验证了所提策略在功率调控能力与微电网频率支撑能力方面的性能优势。