微电网高效的将分布式发电装置、储能功率变换系统和负载等组织起来,避免了分布式发电的不稳定性和实时波动对系统带来的不利影响。微网逆变器作为储能装置与微网能量交换的枢纽,它响应速度快,几乎没有惯性,当负载变化时,频率和电压变化范围较大。若控制微网逆变器模拟同步发电机的惯性和阻尼特性,则在负载变化时延缓频率和电压的波动,确保系统稳定运行,即虚拟同步发电机技术。由于采用虚拟同步发电机技术的微网逆变器,其有功-频率调节和无功-电压调节实质为下垂控制。有功下垂曲线和无功下垂曲线的系数为常数,较大下垂系数使系统频率和电压偏移较大,不利于系统的稳定性;较小下垂系数使系统的响应速度变慢,调节时间加长,系统的动态性能变差。在离网模式下,当功率变化范围较大时,由于传统下垂控制为单斜率下垂曲线,新稳态下微网的频率和电压偏移较大。为此,提出了分段下垂系数的虚拟同步发电机控制策略,在功率大范围变化时,相较于传统控制策略,系统输出频率和电压幅值变化较小。本文首先对同步发电机进行数学建模,再对虚拟同步发电机实现的载体三相电压型逆变器进行研究,实现了虚拟同步发电机的具体等效算法。再次,在分析有功-频率和无功-电压变化关系,并且研究几个重要参数对频率特性的影响,对改进的虚拟同步发电机控制策略设计了有功-频率控制器和无功-电压控制器,并以Matlab/Simulink平台建立虚拟同步发电机仿真模型,将传统和改进控制策略对比,验证了改进后的虚拟同步发电机控制策略的有效性。最后,设计3kW基于虚拟同步发电机技术的微网逆变器,对硬件实现平台的电路进行设计和对控制算法进行软件编写。