近年来随着分布式发电系统的快速发展,有越来越多的分布式发电系统并入电网,这对电网质量产生一定影响,反过来电网的稳定又对分布式发电系统的正常运行产生一定影响。各国电网公司对分布式发电系统的并网标准的要求都非常的严格,要求分布式发电系统有较强的应对电网故障能力,当电网发生故障时要求分布式发电系统不脱网,同时还可以通过输出有功功率或者无功功率来保持电网的稳定运行。由于电网故障具有随机性与不可空性,在实际中很难复现各种电网故障,为满足对分布式发电系统进行电网适应性检测这一要求,需要研究专门的电网模拟器复现电网各种工况。本文在以往对电网模拟器的研究基础上,研制了一种可以进行四象限运行的具有能量回馈功能的多电平电网模拟器。该电网模拟器采用了“交流-直流-交流”这种能量变换形式,对多电平电网模拟器前级整流侧和后级逆变侧拓扑结构与控制策略分别进行了具体的研究。具体研究内容如下:1、分析了分布式发电的现状以及分布式发电并网带来的挑战,对电网模拟器的研究现状进行总结。2、对电网故障类型进行分类,将电网故障类型分为电网静态故障与电网动态故障两大类。静态故障包括三相电压不平衡、电压波形畸变等故障情况。动态故障包括电压幅值突变、电压频率突变等故障情况。3、对电网模拟器整流侧拓扑结构进行具体研究,比较三相不可控整流电路、三相半控整流电路、三相全控整流电路各自的优缺点,建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在电网电压定向控制原理的基础上,提出直流电压外环、电流内环双闭环结构的电网电压定向控制策略并将其做为多电平电网模拟器前级整流侧三相PWM整流器的控制方法。通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建三相电压型PWM整流器的仿真模型验证了电网模拟器整流侧控制策略的可行性。4、对多电平逆变器的工作原理进行具体研究,对几种传统的多电平逆变器拓扑进行比较,分析各自的特点,选择H桥逆变器作为研究的多电平电网模拟器逆变侧的拓扑结构。归纳多电平逆变器的传统控制方法并对其进行分类,重点研究多电平载波移相PWM控制的原理,并将该控制方法应用到本文研究的多电平电网模拟器逆变侧的控制当中。通过MATLAB/Simulink仿真软件分别研究了级联的H桥单元个数和调制比(调制波幅值/载波幅值)发生变化时逆变器输出电压谐波含量的变化情况以及对输出电压幅值的影响。5、给出具有能量回馈功能的多电平电网模拟器的拓扑结构,搭建五电平电网模拟器的仿真模型,仿真结果表明所提电网模拟器的可行性与有效性。搭建多电平电网模拟器实验平台,对电网模拟器的部分功能进行实验验证。