为缓解化石能源紧缺和环境问题,新能源分布式发电在传统电网中占据日益重要的位置。微电网是一种重要的分布式电源组合运行形式,可以实现电网中分布式电源的无缝投切、主动调控和灵活配置。电力电子变流器是微电网中分布式电源能量梯级传输利用的重要接口,起到电能传输和电能质量控制的重要作用。与传统同步发电机组相比,分布式电源缺少转动惯量,也无法为电网提供必要的阻尼。虚拟同步发电机就是利用电力电子变流器快速响应特性,将同步发电机组的电磁和机械特性引入变流器的控制策略,从而改善分布式电源并网变流器的输出特性,并使其具备一定的电压和频率支撑能力。同时,通过设计合理的控制策略和参数配合方法,虚拟同步发电机可以实现多分布式电源间功率合理分配和协同运行,对微电网的运行稳定性和新能源分布式发电的发展有着重要意义。首先,通过建立理想隐极式同步发电机模型,给出了一种新型虚拟同步发电机控制策略,使变流器能够像同步发电机一样为电网提供惯量和阻尼作用,并提供有功-频率和无功-电压动态支撑作用,同时还具备多变流器协同工作能力,能够主动地参与电网的电压和频率调节过程中。在控制策略中,结合转子运动方程设计了调频器,以实现有功-频率动态调整。结合同步发电机定转子绕组间电磁耦合关系设计了励磁器,以实现无功-电压动态调整。给出了虚拟定子绕组概念来调整变流器输出阻抗以满足输出功率解耦条件并实现多变流器间的负荷精准分配。同时研究了虚拟励磁补偿和二次调频策略以消除孤岛模式下电压和频率调整静差。其次,为分析变流器的输出特性,研究了控制策略中内环控制器的作用,结合变流器输出侧小信号模型,建立了虚拟同步发电机的系统模型,讨论了功率环的参数设计原则,以提供足够的稳定裕量并提高变流器的性能。随后,为分析多变流器协同运行机理,研究了虚拟同步发电机的阻抗特性以及虚拟定子绕组的作用和设计方法。根据并联变流器输出端口的功率和电压特性,结合控制策略中的有功-频率和无功-电压关系,分析了孤岛微电网并联变流器的功率分配条件。研究了并联变流器协同运行时功率环、虚拟定子绕组阻抗和线路阻抗参数配合原则,通过变流器输出阻抗调整和功率环参数配合实现了孤岛模式下并联多变流器的协同运行。最后通过实验和仿真验证了上述协同控制策略和参数配合原则在变流器不同运行方式下的正确性和有效性。