由于分布式发电的间歇性和随机性,以及其接入微电网过程中大量电力电子装置的存在,微电网容易产生功率震荡,与此同时系统的转动惯量和阻尼减小,使微电网系统的强度变弱。而传统控制策略难以满足孤岛微电网对自治运行的要求,失稳的可能性大大增加。为实现孤岛微电网对频率和电压支撑需求,本文对微电网逆变器采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略,建立VSG逆变器的阻抗模型,并基于此对孤岛微电网进行研究与稳定性分析。首先,根据光伏电池和静态储能电池的特性,本文将两者结合建立了孤岛微电网发电系统。针对输出受光照和温度影响的光伏阵列,采用最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)技术,能够提高太阳能的利用率。而储能电池通过双向DC-DC变换器实现充放电特性来稳定直流侧电压,提高光伏发电可靠性。其次,本文基于同步发电机(synchronous generator,SG)的固有特性,详细阐述了VSG控制原理,设计了虚拟惯性、虚拟调速器、虚拟励磁控制器;并模拟SG定子方程,设计虚拟阻抗,以解决联络线阻抗不匹配导致的并联系统功率分配不均的问题。由仿真结果可知,VSG控制相比于下垂(Droop)控制,可以更为有效地支撑和稳定孤岛系统频率;且虚拟阻抗的引入可以提高并联系统无功分配的精确度,提高系统稳定性。再次,本文对孤岛微电网逆变器采用便于求解电路状态的开关平均法推导出逆变器的等效平均模型及其小信号模型,在此基础上建立VSG逆变器输出阻抗模型。通过绘制输出阻抗的Bode图,分析了电流环、电压环和功率环的各控制参数对输出阻抗的影响,分析结果说明VSG控制能够显著影响逆变器输出阻抗的低频特性。最后,本文推导了孤岛模式下单VSG逆变器系统和多VSG逆变器系统的阻抗模型及其微电网稳定性判据。区别于传统特征值法复杂的模型求解算法与判据,本文采用了易建模、易分析的阻抗分析法结合奈式判据对孤岛系统进行稳定性分析。Nyquist曲线和仿真分析结果都证明了VSG孤岛系统在负载类型不同时保持电压稳定,并且多VSG逆变器并联能增加微电网的稳定性;而不加入低通滤波器、联络线电感越限会使孤岛微电网电压和频率剧烈波动,无法有效传输功率。