并网逆变器作为连接微电网和电网的重要装置,其控制策略和控制系统硬件的优劣是影响逆变器性能和系统稳定的两个关键因素。基于矢量控制策略的传统逆变器由于功率控制与频率解耦,此类逆变器大量并网后将会使系统的阻尼变弱,从而危及电力系统的稳定运行。针对传统逆变器存在的不足,本文研究了虚拟同步发电机的控制策略,以解决逆变器的惯量和阻尼问题;为了进一步提高逆变器的实时性和控制性能,提出了基于FPGA(现场可编程门阵列,Field-Programmable Gate Array)的逆变器硬件设计方案。首先深入研究了虚拟同步发电机控制策略的原理,借鉴同步发电机的控制理论,设计了虚拟调速器和虚拟励磁调节器。该控制策略相比于传统控制策略不仅有许多优点,而且使得逆变器的外特性能表现出同步发电机相似的惯性和阻尼作用,提高电网接纳分布式电源的能力。然后详细分析了逆变器的硬件拓扑,围绕FPGA完成了采集电路、驱动电路和保护电路等硬件电路设计。并在有限资源下,使用FPGA完成信号采集计算、脉宽调制和虚拟同步发电机控制算法等程序的编程,为逆变器硬件设计提供了一个可行的技术方案。最后在基于FPGA的虚拟同步发电机平台上与传统下垂控制策略进行对比实验,在孤岛电压阶跃、负荷投切、并网离网等工况下开展实验研究。实验结果表明,基于FPGA的虚拟同步发电的逆变器,不仅有着同步发电机相似的外特性,而且还具有良好的控制性能和动态响应能力,提高了系统的实时性和稳定性。