近年来，随着化石能源的不断枯竭和环境问题的日益严重，光伏、风电等新能源发电技术由于污染小、可靠性高、能源利用率高等优点得到了更多的应用。并网逆变器作为新能源发电中的核心装置，其控制算法受到了相关学者的广泛研究。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)技术是一种将并网逆变器控制成具有传统同步发电机动态特性的方法，可以模拟同步发电机的调频、调压特性，能够很好地对大电网进行支撑。
　　在实际应用中，电网不对称故障会使VSG产生冲击电流，可能危害微电网的安全稳定运行，因此VSG的故障穿越能力极为重要。另外三相四线制结构中的中性线可以给零序电流提供通道，并且还可以实现三相解耦控制，在电网不对称故障时具有更好的性能。因此，本文针对三相四线制VSG做了以下工作：
　　(1)介绍了三相四线制VSG的拓扑结构和控制算法，并且通过对称分量法和戴维南等效法对电网发生不对称故障时的微电网进行简化和分解，同时通过求解微分方程的方法详细分析了不对称故障时逆变器输出电流特性。紧接着，研究了虚拟同步控制参数和不对称故障类型等因素对故障电流的影响，并分析了故障时中性线电流对直流侧分裂电容电压的影响。
　　(2)提出了一种基于虚拟阻抗的三相四线制VSG分相故障穿越方法。首先，基于三种不对称故障的特征提出了一种故障类型检测方法。然后，通过分相控制，将故障相和非故障相进行区别处理，在故障相内电势出口加入虚拟阻抗进行限流，非故障相保持不变。接着提出了考虑故障限流值和系统暂态稳定性的虚拟阻抗参数优化设计方法，确定了虚拟阻抗范围。此外，本文将分相控制与全相控制进行对比，证明了实行分相控制在电网不对称故障时的必要性。
　　(3)研制了三相四线制VSG实验装置。首先，从功率模块、滤波电路和采样模块设计了功率主电路。然后从控制芯片选型、采样系统、调理电路和电平转换电路进行了控制电路设计。最后从驱动保护、过压保护和保护信号汇总设计了保护电路。并在电脑中完成了DSP软件程序和FPGA软件程序设计。
　　(4)在PSCAD/EMTDC软件上搭建三相四线制VSG仿真模型，验证了运行特性、故障电流影响因素和故障穿越控制算法的正确性。同时进行了上电实验，验证了文本所提理论及方法的实际可行性。