微网可以有效地利用各种分布式电源,因此它已经成为了分布式发电领域的研究重点和热点。逆变器作为微网系统的重要组成部分,在分布式能源高渗透率的情况下,传统的逆变器控制技术已不能满足微网稳定运行的需求。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制技术作为一种新型逆变器控制技术近年来备受关注。VSG在下垂控制技术基础上模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼特性,使逆变器具备了同步发电机的调压调频特性、阻尼特性和惯性调节特性。本文针对离网式VSG逆变器控制策略和系统实现展开研究,主要研究内容如下:1.建立了VSG逆变器数学模型以及相关控制电路模型。在下垂控制的基础上,引入同步发电机的转子运动方程和定子电气方程,建立了VSG的数学模型;借鉴同步发电机的调速器和励磁调节器原理,建立VSG逆变器的有功-频率控制器和无功-电压控制器模型。2.研究了离网VSG系统的功频控制特性和励磁调节特性,建立了离网VSG系统的小信号模型。基于小信号模型重点研究了VSG关键参数对系统稳定性的影响。建立VSG的主要控制参数,即转动惯量、阻尼系数、无功调压系数的小信号模型表达式,分析了其对系统性能的影响,总结出了离网VSG系统主要参数的取值规则,通过仿真进行了验证和分析。重点通过与下垂控制进行仿真对比实验,突出了VSG控制策略的优越性。3.离网VSG转动惯量和阻尼系数协调自适应控制的策略研究。基于VSG控制参数灵活可调的特点,提出了一种离网VSG转动惯量和阻尼系数协调自适应控制的改进策略。建立了改进控制策略的自适应函数关系,设计了自适应控制原理框图;搭建了该改进自适应控制策略的仿真模型。仿真结果表明,改进的VSG控制策略能够根据负荷扰动引起的频率变化率和偏差量自适应调节转动惯量和阻尼系数,频率变化率和频率的绝对偏差减小明显,逆变器的频率动态响应特性得到了改善。4.离网式VSG逆变器实验平台搭建与系统实现。为了验证本文所提控制策略的正确性,搭建了离网式VSG逆变器的单机实验平台。实验结果能够体现VSG控制策略的优势,增强了VSG逆变系统的性能。证明VSG控制策略的有效性与先进性,用实验验证了理论分析的正确性。