随着可再生能源发电的渗透率的不断提高,使得电网系统的惯量也随之减少,难以维持短时的功率平衡,且在一定程度上降低了系统运行惯性,从而在一定程度上降低了系统的电能质量。本文研究基于虚拟同步发电机(VSG)的微电网电能质量控制,通过研究微电网中的并网逆变器控制策略,使得微电网中分布式电源并网逆变器具有同步发电机相似的输出特性,同时提高微电网的电能质量。电力系统中同步发电机为系统提供足够的惯性和阻尼特性。同步发电机的这些特性为系统初始电位和固有电位的变化提高抗干扰能力。可再生能源并网接口的逆变器的高穿透性降低了传统大功率系统的总惯性和阻尼,若电力系统中的惯性常数减小,则系统频率变化率在一定程度上会有所增加,即使当发生较小不平衡波动时,系统可能发生跳闸现象。因此,系统对故障/干扰变得更加敏感,电网的电能质量变差,为解决以上问题本文主要研究:(1)论文进行分析了VSG的当前的国内以及国外研究现状,以及虚拟同步发电机现存的技术难点,总结了虚拟同步发电机控制的关键技术以及相应的控制策略。(2)研究微电网中可再生能源发电以及储能装置并网逆变器的工作原理,通过建立数学模型及等效电路模型,分析分布式电源逆变器控制系统的控制方法,提出一种改善电力系统稳定性的并网型虚拟同步发电机控制策略,通过所提出的控制策略,将同步发电机的相应机械方程以及电磁方程与虚拟同步发电机控制建模得到的方程进行比较,通过合理分析以及近似等效,依据同步发电机的有功无功输出特性,建立虚拟同步发电机的有功频率及无功电压特性控制模型。(3)对微电网进行虚拟同步发电机控制建模,首先针对微网中光储系统进行虚拟同步发电机控制研究,建立光储系统的虚拟惯性以及虚拟调速器模型。其次研究风力发电组的虚拟同步控制策略,研究风力发电机的虚拟惯性控制,附加惯性控制方法,最终得到基于功率追踪优化的虚拟惯性控制,研究微电网中风力发电机组对系统阻尼的影响,采取相应控制使得风力发电机能够对系统频率变化做出快速响应,使之具备阻尼系统功率振荡的能力。通过虚拟同步发电控制方法,解决微网系统因大规模风电并网接入所造成的电网系统惯性和阻尼不足的问题,改善系统的阻尼特性,使系统具有可控的惯性响应,提高电网的频率电压稳定性。(4)针对微网中存在的电压偏差以及频率偏差问题,建立了基于不确定因素的虚拟同步发电机频率控制模型,将该模型应用于虚拟同步发电机的微电网控制中,当微电网处于孤岛运行状态以及并网运行两种模式时,能够在一定程度上提高微电网中出现干扰以及不确定波动条件下时系统频率及电压的抗干扰能力,最后通过Matlab/simulink软件进行基于虚拟同步发电机的微电网电能质量控制进行建模,对所提出的控制方法进行仿真,验证本文所提出的微电网虚拟同步控制方法能够提高系统运行的安全稳定性并提高微电网的电能质量。