随着微网中的分布式能源越来越多地接入电网,基于电力电子装置的分布式电源缺乏惯量、阻尼、难以参与电力系统的调压调频的问题日益突出,给电网的稳定运行带来了挑战。虚拟同步发电机控制模拟了同步发电机的机械、电气内特性与调频调压外特性,可有效支撑微网的电压和频率。本文以微网中的最常用的储能装置——电池储能系统为例,论述了虚拟同步发电机控制的实现方法。首先介绍了电池储能系统在微网中的应用及其关键技术的研究,总结了电池储能变流器的传统控制方法和虚拟同步发电机控制的几种结构。然后阐述了电池储能变流器的虚拟同步发电机控制的实现途径,列出了同步发电机的转子机械方程和定子电压方程,借鉴频率调节和励磁调节机制设计了下垂外特性,并分析了变流器底层电压电流双闭环控制结构,在原有输出阻抗的基础上加入虚拟阻抗以改善阻抗特性。构建了以基于虚拟同步发电机控制的电池储能系统为主电源的微网系统,研究了该微网系统在并网、孤岛以及模式切换情况下的运行机制。建立并网系统的小信号模型,分析了小信号模型的稳定性,根据功率的暂态响应及同步发电机的实际运行规律确定关键控制参数的设计方法。最后搭建了基于Matlab/Simulink软件的仿真模型和小功率实验平台,仿真和实验结果表明,基于虚拟同步发电机控制的电池储能系统能够在孤岛条件下维持微网母线电压和频率的稳定,并网条件下响应电网频率波动、提供暂态过程良好的功率输出,实现运行模式的无缝切换。