新兴能源需求的快速增长,使得光储型直流微电网(Microgrid,微电网)得到了巨大的发展,它凭借其分布较为灵活、控制相对简单等优点获得了学者的关注。正文针对光储型直流微电网的电路拓扑设计、相应的分层控制方法以及稳定性展开研究。此外正文也对直流微电网的增强频率下垂控制方法和数学模型展开分析,详细研究内容如下:(1)对光储型直流微电网各部分进行了详细的说明与相关建模的计算。在此基础上为应对实际环境中各种复杂工况,包括光照强度变化、电压参考值变化、恒功率负载接入等,设计了一套电压等级为72V的光储型直流微电网系统,并且设计了相应的分层控制方法。底层控制实现各部分自身的稳定工作;顶层控制用来控制各部分系统之间的联系保证系统整体可靠稳定运行。通过PLECS测试充分显示出光储型直流微电网分层控制方法的优良效果,并且还可以看出系统应对不同条件变换时具有良好动态响应,响应时间均小于0.5s。(2)本文分析了下垂控制与频率下垂控制两种传统的控制方法并对两种控制方法进行相关的建模分析。最后通过PLECS分别对两控制方法的相关理论在不同工况下进行验证,包括控制策略切换、电压参考值变化、下垂系数变化以及负载跳变等。在电压等级为400V的直流微电网系统中,下垂控制方法无法有效控制直流母线电压,母线电压跌落可以达到6.8%-21.5%。对变换器输出电流的控制精度较低,电流偏差达到1.5A-6.3A。而频率下垂控制方法对输出电流的控制精度有了较大的提升,电流偏差在0.1A左右,但是仍然无法有效控制母线电压。(3)在介绍两种传统控制方法后,本文提出了增强频率下垂控制的方法。该控制方法能够在保证输出电流均分精度高标准的情况下,通过次级控制器来控制变换器输出电压以及恢复母线电压的跌落。仿真测试中系统的电压等级为400V,测试工况包括控制策略切换、电压参考值变化、下垂系数变化以及负载跳变等,通过系统电压恢复、电流偏差以及动态过程中的响应时间、超调量等显示增强频率下垂控制策略对微电网的控制效果。通过与传统控制的测试相对比,体现了增强频率下垂控制策略优良的性能,电压跌落5%以内,电流偏差0.01A,响应时间0.2s,超调量电压1.5V电流0.05A。(4)在对增强频率下垂控制策略进行分析说明后,设计搭建了直流微电网硬件实验系统,系统为Boost变换器并联连接负载构成,其中系统功率等级60W、电压等级72V、负载50Ω。同时设计了一套适用于增强频率下垂控制方法的软件程序。在搭建的直流微电网硬件电路系统中进行了一系列实验测试,分析了不同工况下系统动态特性与控制效果,包括控制策略切换、电压参考值变化、电流分配比例变化、变换器切除接入以及负载跳变等。最终证明增强频率下垂控制策略可以实现电流比例分配以及母线电压恢复的目标要求,其中电压跌落1V、电流偏差0.01A、响应时间2s。