利用新能源进行发电,无论是并入大电网或者独立为负载供电,都需要采用电力电子变换技术对新能源发电进行变换,从而得到符合标准的电源。但电力电子变换设备不具有传统同步发电机的惯性和阻尼特性,特别是在高渗透率的分布式能源下,引入大量电力电子变换器后,这种惯性和阻尼不足的问题会表现得更为明显。传统的控制技术如恒压恒频、下垂等控制策略已不能满足要求。为此,有学者提出了一种通过数学模型模拟同步电机外特性的虚拟同步发电机(VSG)技术。总体来说,VSG是利用了数学建模的方式模拟了同步发电机的调压调频下垂特性、阻尼特性和惯性,即在下垂特性的基础上进一步模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼特性,使得采用电力电子器件的逆变器也具有与同步发电机类似的调节特性。本文主要研究内容如下:1.对VSG的关键参数进行了研究。建立了 20kW逆变器VSG控制的数学模型,对VSG的功率环建立了小信号分析表达式,并对其中的重要参数进行了研究,总结出了其取值规则,最后通过MATLAB/Simulink进行了仿真验证和分析。2.对VSG参数J和D的自适应调节进行了研究。根据VSG的功能表达式得出了 J与VSG的频率变化率绝对值|df/dt|的函数关系,同时根据J和D之间的关系式,进一步得到了 D与|df/dt|间的函数关系,根据该函数关系式,设计出了自适应J和D的控制结构图,并对该函数中涉及到的参数进行了分析,总结出其取值方法,并进行参数自适应调节。最后利用MATLAB/Simulink仿真和实验平台进行了验证和分析。3.考虑到并网运行频率扰动下,VSG控制稳态调节能力不足的问题,将VSG与PQ模式相结合,在必要时两者切换。本文研究了两种切换方式,分别为由电压电流控制层的电流内环进行切换,以及由VSG功能层的功率控制环进行切换。第二种切换方式是在第一种方式的仿真建模过程中进行总结后重新设计的。通过MATLAB/Simulink对两种切换模型进行了分析和对比,通过实验对第二种模式进行了实验验证。