随着能源危机和环境问题日益严峻,利用可再生能源的分布式发电技术受到广泛关注。由于分布式电源的不可控性及随机波动性,随着渗透率的提高也增加了对电力系统稳定性的影响。如果分布式电源能够模拟同步发电机的运行特性,将有助于提升电网对其接纳能力,进而提高可再生能源的利用率及应用价值。本文重点对三相逆变器的虚拟同步电机控制技术进行研究,包括以下几个方面:(1)对虚拟同步电机控制原理进行了详细理论分析,介绍了本文采用的虚拟同步电机外环级联同步旋转坐标系下电压电流内环,及附加虚拟阻抗的三相逆变器控制方法,并对虚拟同步电机并网状态下功率调节原理进行了分析,既可以响应功率指令变化,也可以根据电网频率和幅值的变化主动进行功率调节。(2)对虚拟同步电机控制并网逆变器进行了小信号建模,分别推导了功率指令扰动和电网状态扰动对实际输出功率的传递函数,然后通过绘制特征根轨迹及模型化简的方法,说明了转动惯量、阻尼及虚拟阻抗对运行稳定性的影响。(3)对虚拟同步电机在电网不平衡下的工作特性进行了分析,首先通过数学模型分析指出了电网不平衡下存在的问题,分别以有功功率恒定、无功功率恒定和并网电流平衡为目标设定负序电流补偿指令,然后采用基于双同步旋转坐标系的分序控制方法,在正序同步旋转坐标系下进行虚拟同步电机控制,负序坐标系下进行负序电流闭环控制,保证虚拟同步电机稳定运行的同时实现了设定的控制目标。(4)对虚拟同步电机离网状态下频率和幅值一次调节原理进行了分析,可以在系统内负载变化时保证系统的稳定性。为维持系统频率和幅值变化在允许范围内,给出了通过平移调节特性曲线来实现二次调节的方法。接着介绍了虚拟同步电机双机并联时可调节的有功分配方法,说明了虚拟同步电机并联运行上的可行性。(5)对虚拟同步电机并离网切换过程进行了分析,虚拟同步电机控制所具有的电压源特性可以降低并网向离网切换失败的风险。然后给出了一种可用于离网向并网切换的预同步方法,通过虚拟同步电机的有功控制环节进行频率和相角调整,通过无功控制环节进行电压幅值调整。