随着分布式发电技术的广泛应用,电力系统中可再生能源的开发利用不断提高,但以电力电子逆变器为接口的逆变电源不具备同步发电机的工作特性,容易造成系统失稳。虚拟同步发电机通过控制策略使得逆变电源实现了同步机化,给电网提供一定的惯性和阻尼支撑,增强了系统的稳定性,为分布式发电的发展提供了新的技术方向。微网是将分布式发电的优势整合起来的系统,具备并网和离网两种运行状态,无缝切换是微网稳定不间断运行的重要保证。微网多逆变器并联运行时,其等效输出阻抗及线路阻抗的不同对功率均分和环流抑制效果产生影响。为此,研究基于虚拟同步发电机的微网逆变器并离网无缝切换及其并联控制技术,对增强微网系统的稳定性和适应性具有重要意义。论文主要做了如下工作:首先归纳总结了微网、逆变器的控制策略及其运行控制关键技术的研究现状和发展趋势。介绍了虚拟同步发电机的原理,对其主电路、功率环进行了设计,并建立其小信号分析模型,给出了惯性和阻尼系数整定方法,同时分析了惯性和阻尼系数对系统动态性能和频率变化的影响。其次针对传统控制方法无法满足微网并离网切换要求问题,提出基于虚拟同步发电机的并离网无缝切换方法。对传统微网逆变器无缝切换过程进行了详细分析,改进了预同步控制方法,使得并网逆变器输出电压能够快速跟踪到电网电压的幅值和相位,切换瞬间电流能够平滑过渡且能够抑制功率的冲击,实现了并离网无缝切换控制目标。然后对多逆变器并联时的功率传输及环流特性进行了分析,提出了基于虚拟同步发电机的并联改进控制策略。在无功-电压环中加入电压反馈和积分器的作用,使得电压稳定和无功功率与输出阻抗无关。引入动态虚拟复阻抗,降低电压跌落并减小环流大小。设计了并联预同步环节,保证并联瞬间不会产生电流冲击。改进后的控制策略实现了多逆变器并联时功率均分和环流抑制。最后在Matlab/Simulink仿真软件和实验室中分别搭建了虚拟同步发电机的仿真和实验平台,验证了上述理论分析的正确性及所提控制策略的有效性。