随着风能、太阳能等新能源的广泛应用,分布式发电在电网中的比例逐渐提升,但传统的分布式发电逆变器控制策略缺少惯量,增大了电网频率的波动,限制了电网对分布式发电的接纳能力。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)策略是一种新型的分布式发电控制方案,可使得逆变器具有虚拟的惯性和阻尼,具有更好的电网兼容性,从而提高分布式发电的渗透率。论文重点分析了虚拟同步发电机的阻尼实现方法,研究了锁相环对阻尼特性的影响,提出了一种基于功率超前反馈的改进型VSG算法,设计了一种新型的虚拟同步发电机的阻尼方案,并针对不同阻抗环境下进行了参数优化设计。本文的主要研究内容和创新点如下:(1)阐述了VSG产生的背景和意义,介绍了同步发电机的数学模型和调压调频原理,梳理了VSG的构成形式,分类总结了电压源型VSG的电子电压方程、功率控制环路、无功控制环路的实现方案。(2)建立包含两种阻尼形式的VSG小信号模型,详细分析了不同形式的阻尼方式对系统动态性能的影响,揭示了锁相环对系统稳定性的影响在此基础上,利用等效变换消除了锁相环,提出了一种基于功率超前反馈的改进型VSG算法,并以相位裕度为指标对改进型VSG的控制参数进行了整定,改善了VSG的功率输出动态性能。(3)建立了低压配网下含有动态阻尼的VSG小信号模型,建立了参数灵敏度方程,定量分析了系统参数对耦合的影响程度,指出无功-有功的耦合回路会降低系统的稳定性;以减少耦合影响为约束条件,优化设计了无功环路的控制器参数。(4)基于Starsim的FPGA小步长半实物仿真平台,搭建了5kW VSG实验平台,实验验证了所提出的动态阻尼的有效性,以及在不同阻抗条件下的参数优化设计方案的可行性。