作为近年来发展迅速的可再生能源之一,风能资源分布广泛、储量巨大。随着并入电网的风力发电系统越来越多,其对电网的稳定运行以及并网电能质量好坏有着直接的影响。各国供电公司对即将并入电网的风力发电系统提出了严格的要求,即具备故障穿越能力。由于很难控制电网故障的发生,且复现故障工况成本过高,因此,迫切需要研制一种性能完善的电网模拟器模拟电网各种故障。本文介绍了多种传统电网模拟器结构,提出选取三相四桥臂逆变器作为电网模拟器的逆变环节,对其调制方式以及控制策略进行研究,改进了电压外环控制器。具体研究内容如下:1、分析电网的动态故障和静态故障及其相应的危害。介绍电网模拟器的主要功能要求,包括模拟正常电网电压、幅值及频率变化、三相电压不平衡、波形畸变等。对电网模拟器的主电路结构进行了分析,包括输入单元、输出单元、变流单元以及检测控制单元。2、对传统的电网模拟器的拓扑结构和存在的问题进行分析。针对传统拓扑结构开关器件多以及带不平衡负载能力差的问题,提出以三相四线逆变器作为电网模拟器逆变侧拓扑结构,对比多种三相四线逆变器,选定三相四桥臂逆变器作为本文所用的电网模拟器的拓扑结构。分析了三相四桥臂的工作原理,并对其调制方案进行研究,采用三次谐波注入的PWM调制,提高系统直流电压利用率。在给定相同条件下,仿真比较正弦波调制和三次谐波注入两种调制方式。3、针对带中线电感的三相四桥臂逆变器电路结构,分析三相四桥臂逆变器其性能特性再对控制系统进行设计。分别在三相静止abc坐标系和静止αβ0坐标系下建立其数学模型和平均模型以方便对控制模型的搭建。针对传统PR控制带宽窄,对电网频率偏移敏感的问题,提出改进的PR控制,并对改进后PR控制器的多个控制参数的取值进行详细的仿真分析。针对非线性负载造成的特定次谐波,采用并联多个改进的PR控制器对其进行无静差跟踪控制。最后,通过Simulink对其进行仿真验证,结果表明改进的PR控制器具有很好无静差跟踪能力,降低输出电压的THD,保证系统接入各种负载情况下也能输出的谐波含量小的三相电压。4、在以上研究的基础上,基于Simulink搭建电网模拟器的仿真模型,给出相应的仿真结果。根据dSPACE的硬件系统和软件系统的设计方法,设计基于dSPACE的电网模拟器实验平台,进一步验证本文研究的电网模拟器的有效性。