随着光伏发电等分布式发电单元在电网中的渗透率的逐渐提高,由其随机性和间歇性等因素引起的电力系统稳定性问题日益凸显。虚拟同步发电机(VSG)技术,通过模拟同步发电机的机械特性和外特性,使分布式电源对大电网表现出同步发电机的特征,减小其接入对大电网造成的影响。本文对基于虚拟同步发电机的光伏-储能并网系统进行了深入系统研究,开展的主要研究工作概述如下:(1)深入分析了现有VSG的结构特点,搭建了基于VSG的两级式光伏-储能并网系统,该系统由直流子系统和交流子系统组成。直流子系统包含光伏阵列、Boost变换器、蓄电池和双向DC/DC变换器。交流子系统包含三相并网逆变器与LC滤波器,是基于VSG的并网控制结构。(2)通过深入分析同步发电机的并网特性,并结合直流子系统,在并网逆变器上完成了VSG建模和控制器设计。VSG的建模以同步发电机的二阶数学模型为核心,同时引入了虚拟阻尼系数和虚拟转动惯量两个重要参量并借鉴了同步发电机的控制系统原理;控制器主要实现并网逆变器的VSG控制。(3)基于所构建的模型,在传统VSG控制的基础上增加了负序电压补偿环节,提出了一种基于负序电压指令的改进VSG功率-电流协调控制策略。该控制策略以负序电压指令生成模块作为负序电压补偿环节的核心,由负序电压补偿环节得到的负序电压与传统VSG控制环节得到的正序电压共同作用于并网逆变器,实现功率和电流的协调控制。可有效提高VSG在电网电压不平衡状态下的运行性能。(4)在Matlab/Simulink平台上了进行仿真实验。结果表明,系统可有效稳定直流母线电压,抑制光伏电源的出力波动;实现对电网频率与电压的动态调整,快速稳定系统的频率和电压;有效改善电网不平衡状态下逆变器输出电能质量,同时实现功率和电流的独立控制或协调控制。