近年来为解决能源短缺和环境污染等全球性问题,人类开始大规模地开发、利用可再生能源。微电网发电技术是有效消纳可再生能源、减小电能传输损耗的有效技术手段。微电网中的逆变器接口型微源在运行机理、控制模式、过流能力和响应速度等方面,都和大电网中的同步发电机组有着明显差异。微电网在运行模式和动态特性上具有如下特点:微电网动态特性受并网逆变器的控制行为主导;容量有限、惯性小,系统中频率、电压等变量波动范围大;微源间的耦合程度高,存在多时间尺度上的相互作用。因此,微电网在负荷波动、可再生能源出力变化等扰动下呈现复杂的动态行为,有必要研究精确描述微电网动态特性的数学模型,并基于所建模型分析微电网的动态特性和系统稳定性。本文以逆变器接口型微源主导的交流微电网为研究对象,对其数学建模、模型降阶简化、系统级的稳定性分析等一系列相关问题进行了研究。形成了较为完善的微电网动态建模方法,并基于所构建的数学模型研究了微电网在多类型负载接入和三相不对称等常见工况下的动态响应特性和稳定性问题。研究重点和取得的研究成果具体如下:(1)研究了多类型负荷接入工况下微电网数学模型的构建方法,在得到微电网中各组成元素的精确数学表达后,组合各子系统得到系统模型。基于所构建的数学模型,进行了数值分岔分析,研究微电网稳定运行的参数区域,得到微电网的主要控制参数和各类型负载对于微电网稳定域的影响。所提的微电网数学描述方法是全文研究的基础。(2)提出了基于奇异摄动理论的微电网时间尺度降阶简化方法,在精确保留微电网的主导动态行为的前提下,降低了数学模型阶数,减少了对微电网进行数值分析的计算量。解决了进行系统级稳定性分析时,微电网模型阶数高、分析复杂的难题。(3)提出了基于动态等值理论的微电网群模型简化方法,在研究部分区域内微电网的动态行为时,将外部区域利用动态等值模型进行替代。在详细描述研究区域内动态行为的基础上,大幅简化微电网群的数学模型,进一步减少系统级分析的复杂程度。解决了进行大规模微电网群的暂态特性分析时,数值计算耗时长的难题。(4)提出了基于动态相量理论的不对称微电网的数学建模方法,精确描述了不对称微电网的暂态响应特性。相比详细开关模型,大幅缩短了时域仿真时间。解决了传统微电网的数学模型无法兼顾描述结构不对称和获取平衡点用于稳定性分析的难题。基于所构建的动态相量模型,对含不对称补偿控制的微电网进行了小信号分析,发现当并网逆变器采用典型不对称补偿控制时可能导致的振荡失稳问题。设计了改进型不对称补偿控制策略,提升了补偿效果,同时确保了不对称微电网的稳定运行。(5)结合本文在数学建模和稳定性分析的研究成果,以某岛屿10kV微电网工程为蓝本进行了微电网控制系统的参数优化设计。针对不同运行工况,优化了微电网的频率和电压响应性能,确保了该微电网在扰动下的安全、稳定运行能力。基于RT-Lab半实物仿真平台,搭建了该微电网工程,验证了参数设计的有效性。本文以微电网的安全、稳定运行为背景,针对多类型负载接入和三相不对称等工况,提出了微电网的动态建模与模型简化方法。在此基础上,研究了多种工况下,微电网的动态响应特性和系统稳定性,得到了主要控制参数对系统稳定性的影响。本文所研究的数学模型是微电网进行系统层面控制方案设计的基础,本文所得的分析结论可以为微电网的整体参数选择提供参考。同时,本文的建模方法可以推广到电力电子化的配电网、新能源电场和船舰、飞机等独立电力系统,为推进电力电子化电力系统的实用化进程提供参考和借鉴。