近年来,电压控制型并网逆变器由于其特有的优点,如便于并网孤岛模式之间的切换、便于多电源之间的功率共享及分配、具有类似于传统发电机的电压源特性、可脱离锁相环运行等,得到广泛的关注与应用。电压控制型并网逆变器的本地控制主要由双层控制体系以及电网同步系统组成。第一层为逆变器控制层,实现逆变电压的无静差控制;第二层为应用控制层,根据不同的功能要求实现功率控制。双层控制体系构成了电压控制型逆变器的本地控制功能(或称为分散式控制)。电网同步系统则用于实现并网前的预同步功能。针对电压控制型并网逆变器控制设计,本文研究了电压控制型并网逆变器基本特性及其建模控制方法,系统地设计了用于电压控制型接口逆变器并网控制的电网同步算法、内环电压控制算法以及外环功率控制算法。主要研究内容分为三部分:首先,针对电网同步算法,建立三相信号的复变量模型,并基于状态观测理论,建立了统一的三相电压信号复变量观测器。基于论文所设计的统一复变量观测器,分析并论证了传统的以广义二阶积分器(Second-Order Generalized Integrator,SOGI)为代表的实变量滤波器与以降阶广义积分器(Reduced Order Generalized Integrator,ROGI)为代表的实系数复变量滤波器之间的等效性与不足。进而提出了一种复系数复变量滤波器,用以提取电网基波及各次谐波序分量,充分利用复系数引入的额外控制自由度,提高滤波器的动态性能。基于提出的复系数复变量滤波器,设计了锁频环(Frequency-Locked Loop,FLL)使得复变量滤波器能够自适应于电网频率的变化,从而达到电网同步的作用。电网同步算法观测电网电压、相角以及频率信息,用以提供后续电压与功率控制所必须的电网频率及幅值信息。仿真和实验表明本文提出的基于复系数复变量滤波器的锁频环显著提高了传统锁频环的动态性能,能够更加快速的提取电网电压的各次谐波分量以及频率相角信息。其次,针对用于并网应用的逆变器电压控制,本文从现代控制理论角度分析了传统的串联双环电压控制结构在建模与控制上的优缺点,从而提出了一种具有良好动态响应的逆变器电压控制算法。针对传统控制结构中双环耦合以及参数设计困难的问题,所设计的电压控制算法以逆变器复变量模型为基础,将控制结构简化为单环控制,且分离系统的状态反馈与前馈控制项(参考值前馈以及负载电流前馈),并提出了解析的状态反馈与前馈增益参数设计方法,简化了设计方法;同时通过对零点的自由配置,消除系统的慢动态过程,大大提高电压控制带宽,改善系统电压控制的动态性能,近似达到零动态控制效果。该电压控制作为功率控制内环,为整个系统的控制核心。仿真与实验结果证明本文所提的电压控制方法具有非常快速的动态响应,能够近似达到零动态的效果,有效改善了功率控制性能。最后,在第三章设计的慢动态消除电压控制的基础上,课题分析并设计了瞬时功率控制环,实现了虚拟同步的瞬时功率控制功能。首先分析了瞬时功率在感性线路上的传递过程,导出瞬时有功、无功功率与逆变器输出电容电压的数学关系。基于导出的瞬时功率数学模型,针对不同储能装置的配置,分别设计了有功惯量支持与下垂控制(一次调频)两种功率控制方案,用于实现电网频率变化时的功率控制功能。有功惯量支持主要实现惯性模拟功能,而下垂则主要实现类似一次调频的功能。此外,通过参考值前馈设计,将功率控制系统降阶为一阶模型,实现了功率控制时间常数可在一定范围内任意配置,且具有良好的动态性能。针对无功控制,设计了基于积分控制器的无功-电压下垂控制,使得系统可自动响应电网电压的变化,从而发出或吸收无功。最终实验结果证明,本文所设计的功率控制算法,不仅可有效改善电压控制型逆变器的并网功率控制性能,且能够达到功率惯性以及下垂系数的可定制化设计,有效提高的系统的应用性能。通过本文的研究,给出了电压控制型逆变器的并网控制解决方案,显著地提高了电压控制型逆变器的并网控制性能,为后续的电压控制型并网逆变器的推广应用打下了基础。