随着“双碳”目标提出,推进能源变革进程刻不容缓,构建以光伏、风电等新能源为主体的新型电力系统,是实现“双碳”目标的重要支撑。随着越来越多的光伏、风力、储能等分布式微电源接入电网,新能源并网渗透率提高,然而分布式微电源并网依托于电力电子设备,缺乏惯量与阻尼,高比例并网时无法提供稳定的电压与频率支撑,会降低电力系统功角稳定性,威胁系统稳定运行。因此,本文对具有同步发电机特性的分布式微电源虚拟同步发电技术进行研究,虚拟同步发电技术即传统的虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）控制策略,能够通过模拟同步发电机摇摆方程来为系统提供惯量与阻尼支撑。本文对虚拟同步发电技术控制原理、参数设计及控制优化开展了相关研究,具体如下:首先,本文对分布式微电源虚拟同步发电原理进行分析并推出功率环控制策略。通过分析同步发电机工作原理,建立了同步发电机数学模型,推导出同步发电机定子电气方程与转子机械方程,并对同步发电机调压调频下垂特性进行研究。类比推导出虚拟同步发电技术无功-电压环及有功-频率环控制原理,建立了采用电容电压电感电流双闭环控制的虚拟同步发电内环控制系统。由此揭示虚拟同步发电技术与传统同步发电机之间的等效关系,得到分布式微电源虚拟同步发电技术算法。然后,通过分析虚拟同步发电系统并网等效功率传输模型,对分布式微电源虚拟同步发电功率环小信号建模及参数设计。通过建模分析了虚拟同步发电功率环控制参数对系统稳定性及动态响应的影响,综合考虑功率环截止频率、系统稳定裕度及电网规定,研究了兼顾稳定性与动态性能的功率环控制参数设计方法。在两相静止坐标系下,设计了采用电容电压电感电流双闭环控制的虚拟同步发电内环参数。考虑离网与并网两种模式分别进行仿真验证,证明本文虚拟同步发电控制策略与参数设计的正确性及有效性。接着,针对虚拟同步发电系统承受功率变化及暂态频率冲击能力弱问题,研究了两种控制优化方法。一种为实现离并网无缝切换、抑制离并网切换过程中电流冲击的无锁相环预同步方法,通过仿真环境对虚拟同步发电装置离网与并网切换过程进行模拟,证明了该预同步方法的有效性。此外,考虑到传统虚拟同步发电技术中虚拟惯量与阻尼系数固定,控制缺乏灵活性,本文提出一种自适应惯量阻尼协同控制策略。通过对系统功率扰动时输出角频率及频率变化率进行分阶段分析,得到自适应参数算法,并对自适应参数进行设计。通过与固定参数控制及单一参数自适应控制对比,证明了本文所提出方法对抑制功率振荡、改善动态性能及提高系统鲁棒性有明显效果。最后,对实验平台硬件参数进行设计,包括开关管选型、直流侧电容选取、滤波电路电感电容选择等。在此基础上,对本文中研究的虚拟同步发电参数设计及两种控制优化方法分别进行了实验,实验证明了参数设计的正确性、预同步方法对实现无缝切换及自适应虚拟惯量与阻尼协同控制方法对抑制功率振荡的有效性。