世界能源紧缺和环境危机为光伏、风电等可再生能源发电的发展提供了契机。微网作为分布式能源发电单元大规模并网的有效组织形式,是未来电网的发展趋势。相对于交流微网,直流微网与较多的分布式能源发电、储能以及日益增多的直流负荷兼容性更好,具有较好的供电形式,更高的传输效率、运行可靠性和更好的灵活性,因此近年来受到越来越多的关注。本文主要关注直流微网的运行控制,发展分层控制的思想,在多态资源即插即用的条件下,通过分层协调控制,保证直流微网有效的系统稳定、功率均分,并在此基础上进行电能质量优化。首先提出了基于直流母线电压信号(Direct Current Bus Voltage Signaling DBS)方法的直流微网底层控制策略。通过合理设置各分布式单元的供电优先级,使各分布式单元在直流微网不同的工况下能根据预设的规则协调工作,稳定直流母线电压在可接受的波动范围内,并保证功率实时平衡。基于DBS的直流微网底层控制采用电压分层控制的思路,根据直流微网不同的工况划分直流微网的运行模态,再借鉴分层下垂控制将各运行模态关联到不同的直流母线电压区间,在不同的电压区间由不同的分布式单元负责调节直流母线电压和功率平衡,各分布式单元根据直流母线电压的大小辨别运行模态并自主调整控制,实现灵活的模态自适应切换。其次提出了基于低带宽通信的直流微网二层优化控制。在底层控制保证了直流微网基础功能的基础上,利用低带宽通信技术对其进行功能完善和性能优化。通过比较直流母线电压与额定电压值得到电压补偿量,该电压补偿量作用于下垂控制的分布式单元将其下垂控制曲线进行平移,从而恢复母线电压至额定值,同时电压补偿量通信传送至其他分布式单元,并将其控制曲线进行相应地平移,从而不影响底层各分布式单元之间的协调控制。在二层优化控制中复用该电压补偿量可以计算出电流补偿量,利用该电流补偿量可以提高下垂控制并联变换器的均流精度。第三对所提出的直流微网分层协调控制分层次的进行稳定性分析,对基于DBS底层控制界定了保证直流微网系统稳定的电压电流双闭环的PI参数取值范围;针对基于低带宽通信的直流微网优化二层控制分析了其通信延时,电流分配系数等参数对直流微网稳定性的影响。对不同层级控制下的DC/DC变换器进行建模,通过对底层控制的DC/DC变换器进行小信号建模,分析PI参数变化时小信号传递函数的极点变化得到使直流微网系统稳定的PI参数取值范围。通过对二层控制的DC/DC变换器进行简化等效并建模,分析通信延时等参数变化时控制系统传递函数主导极点的变化,得到了所研究参数在正常的取值范围下不会破坏系统稳定性的结论。最后在理论分析与PSCAD/EMTDC仿真的基础上,基于实验室现有条件搭建了RT-LAB实验平台,通过实验验证了所提出的基于低带宽通信的直流微网分层协调控制策略的有效性。