随着能源危机以及环境问题的日益突出,大力推进光伏等分布式电源大规模友好并网成为未来电网发展的必然趋势。而随着电网中光伏发电等分布式电源渗透率的提高,如何实现分布式电源的友好接入,有效调控以及稳定运行是亟需解决的问题,也是目前面临的重要挑战。本文以虚拟同步发电机(VSG)为研究对象,以三相不平衡电网为研究背景,研究VSG在不平衡电网下的控制方法,提高光伏发电系统在不平衡电网下的运行性能。首先,本文综述VSG的研究现状以及不平衡电网下的逆变器控制方法,分析不平衡电网下VSG控制方法研究的必要性。以三相逆变器为研究对象,基于VSG的基本原理和数学模型,分析VSG同步电抗的实现方式,并在此基础上,分析不同同步电抗实现方式下的VSG的输出阻抗特性。进而,给出不平衡系统的量化方法,并分析不平衡电网对VSG系统的不利影响。为了进一步分析VSG系统的稳定性以及参数设计方法,结合动态相量的概念,建立系统的动态小信号模型,在分析系统稳定性的基础上,兼顾功率解耦以及同步谐振抑制的思想,给出基于虚拟阻抗的参数设计方法。为准确地提取正负序分量,采用基于交叉解耦的复系数滤波器的正负序分离方法。针对不平衡电网下的功率波动以及电流不平衡问题,推导负序电流与不平衡电流以及功率二倍频波动之间的关系。提出不改变VSG电压源属性的复合型VSG控制方法,改善并网运行时的功率电流质量,提高系统带不平衡负载的能力。在PLECS仿真环境下搭建VSG仿真模型,验证复合型VSG控制方法的正确性。最后,基于三相逆变器实验样机,进行相关验证工作。实验结果证明本文所提复合型VSG控制方法能在电网电压不平衡时,实现电流平衡以及功率恒定的统一控制,同时,保证离网时逆变器能输出稳定的对称三相电压,为负载(包括不平衡负载)提供稳定的电压支撑。