由于下垂控制不能够避免在大规模电力电子器件接入电网时产生的较大冲击,虚拟同步机应运而生,加入了模拟传统同步发电机的虚拟惯性,使微网冲击大幅减小。同时,多虚拟同步机条件下将产生较大的电能质量问题,为完成微网中多虚拟同步机的接入问题,需要针对各电能质量问题进行分析与改善,其中主要工作包括:(1)介绍了基于下垂控制的分层控制策略架构,并针对该控制架构进行了并网状态下的改进控制策略。(2)分别针对虚拟同步机有功环、无功环分别进行建模原理分析,说明了虚拟同步机惯性系数、励磁系数、有功下垂系数、无功下垂系数对系统整体的影响。提出并联等效模型,得出P-f、Q-E的相应关系,分析了线路阻抗与虚拟阻抗对系统功率分配带来的影响。(3)阐述了虚拟同步机电能质量的基本机理和改进方法,引入电能质量控制策略的基本概念,并提出使用虚拟阻抗、谐波抑制环。虚拟阻抗用以补偿线路阻抗比例不同,导致的VSG产生的功率分配不均衡的问题;谐波抑制环针对微网离网环境下,PCC点由非线性负载产生的电压谐波问题。(4)针对上述虚拟同步机电能质量改善控制策略进行小信号稳定性分析,其中主要包括单虚拟同步机模型、改善控制模型以及汇总的微网整体模型,最终采用特征根分析法对虚拟同步机相关关键参数进行分析与稳定性判定。(5)对传统虚拟同步机控制策略进行暂态改善,加入模型预测控制用以替代传统电压电流双闭环,能够有效提高电压反应速度,减小由于加减载产生的电压畸变问题,通过修改虚拟同步机参数仍能够保证电流的惯性特性。