近年来,世界各地不断增长的能源需求以及减少碳排放的意愿促进了可再生能源与电网的进一步整合。传统可再生能源和电网依靠电力电子变换器相互耦合,逐渐演变出被称为微电网的小型电力系统。微电网为整合日益增长的可再生能源渗透率问题,提供了一个良好基础设施。然而可再生能源的高渗透率也会给电网带来诸多运行和技术问题。此外,利用可再生能源代替传统发电机组会降低系统惯性,引起高频波动,且微电网在孤岛运行下会加剧上述问题。因此本文将着重研究适当的控制策略实现惯量微电网的频率调节。将传统电机的虚拟惯量模拟到微网中是一种有效调节低惯量微电网频率的方案,并提升系统稳定性和弹性。这一概念被定义为合成惯量控制,适当的惯性控制技术与储能系统的结合,能够为微电网补充惯性动力。然而,面对各种电网不确定性,低系统惯量仍然对微电网的频率稳定性构成威胁。鲁棒控制方法能够用来处理可再生能源或者不确定性参数和干扰。对此,本文提出一种新型的鲁棒型合成惯性控制,来稳定孤岛模式下因可再生能源波动、负载扰动和系统不确定性导致的频率波动。基于系数图法设计鲁棒型合成惯性控制器,具有结构简单,设计过程灵活的优点。所提出的策略在频率偏移和恢复过程方面可实现更好的动态性能。在应用合成惯量控制时,需要锁相环等频率测量装置来获得频率数据。然而锁相环的应用将加剧系统频率波动和不稳定性。因此,考虑到频率测量效应、系统不确定性和非线性以及高可再生能源渗透率,提出了一种基于最优鲁棒控制器的新合成惯性控制方案,以支持两个微电网互联下的频率调节。所提出的最优控制器用来对所提出的鲁棒控制器的关键参数进行微调,从而消除了通常用于估计鲁棒控制器参数的试错法的缺点。除此之外,采用一种新型元启发式优化混沌搜索算法（chaotic crow search algorithm,CCSA）对基于系数图法的鲁棒控制器约束条件进行估计,以减少计算时间并提高搜索速度。仿真结果证明所提出的鲁棒控制策略在面对高可再生能源渗透率、负载或者可再生能源干扰和参数不确定时依旧保持良好的动态性能和高鲁棒性。另一方面,为了模拟同步发电机的真实特性,并网逆变器像一个虚拟同步发电机（virtual synchronous generators,VSG）运行。模块化多电平变换器（Modular multilevel converters,MMC）已被证明其在中高压应用下优于传统的电压源变换器。因此,本文提出一种基于MMC的VSG设计,用于可再生能源和微电网的联接,承担微电网的频率调节。其中,MMC的外环控制器采用功率/频率控制策略,以产生所需的相位角和频率,从而控制MMC模拟VSG。在此背景下,本文提出了一种增强的合成惯量控制方案,该方案包括对惯性和阻尼特性的仿真,并将其应用于与电池能量储存系统链接的MMC,MMC充当混合交、直流微网间的电压转换器。所提出的控制策略用于交流子网的频率调节和直流子网的电压恢复,同时确保交、直流微网间的有功功率平衡。MMC中的电容被用于应对惯性控制运行导致的瞬态功率波动,电池补偿阻尼控制导致的缓变功率波动。上述改进的策略通过MATLAB仿真进行验证和分析,具备简单、安全和普适性。