随着能源与环境等问题的日益凸显,分布式发电技术的不断发展,微电网及其接口技术的应用越来越广泛。下垂控制逆变器以其无需通信、可支撑微网电压和频率、实现分布式能源“即插即用”等优点而广泛应用于微电网中。然而,当电网发生故障时,下垂控制逆变器的故障响应与同步发电机故障响应之间的差异导致传统电力系统的故障电流计算方法并不适用,这可能导致传统保护装置在故障暂态期间性能严重劣化,甚至失效。此外,下垂控制逆变器易出现过流现象,导致开关器件闭锁甚至损坏,因此下垂控制逆变器必须具备故障穿越能力。针对上述问题,本文研究了适应于并联下垂控制逆变器接入的微电网故障分析原理,并研究分析控制参数、电力参数和非线性限幅器对故障电流特性的影响及作用。此外,建立了并联逆变器的耦合模型,得出并联逆变器故障电流表达式,探讨了影响逆变器并联系统耦合特性的主要因子。最后,本文比较了三种典型的故障穿越方法,并提出了一种基于无扰动切换限流控制的故障穿越方法,解决了基于模式切换控制抑制故障电流产生的过电压过电流问题。主要研究内容包括:(1)针对下垂控制逆变器故障运行机理不清晰、故障分析理论不健全问题,在分析了逆变器传递函数的基础上,建立其故障数学模型,并利用对称分量法、对地故障边界条件和戴维南等值定理建立了网侧的故障数学模型;在此基础上,推导得到各相故障电流表达式,并提出了一种基于迭代计算的故障电流算法,仿真结果和实验结果验证了该方法的可行性。最后,揭示了下垂系数、线路参数、故障时刻、不对称故障类型及非线性限幅器对故障电流特性的影响及作用。(2)针对下垂控制逆变器并联并网系统故障运行机理不清晰问题,建立了并联系统的多时间尺度耦合模型,分析了逆变器交互机理及耦合程度,得出了并联系统下垂控制逆变器的输出故障电流表达式,详细地分析讨论故障下逆变器i参数的改变对逆变器j输出故障电流的影响,研究了并联逆变器的输出电压、电流、频率等电气量的故障特性,并得出影响逆变器间耦合特性的主要影响因子。(3)针对下垂控制逆变器在电网故障穿越控制策略问题,本文提出了一种无扰动反切换故障穿越方法,该方法适用于降低内电势故障穿越策略和直接切换电流控制故障穿越策略,能实现以上两种典型的模式切换故障穿越方法在反切换中电压电流的快速恢复。此外,本文比较三类典型故障穿越策略(虚拟阻抗故障穿越策略、降低内电势故障穿越策略和直接切换电流控制故障穿越策略),总结了三类策略的优缺点及其适用场合。最后仿真和实验验证了所提策略的有效性。