微网（Microgrid）也称微电网，是一种由分布式电源、储能装置、能量变换装置、负荷、监控和保护装置等组成的能够实现自我控制、管理和保护的小型发配电系统，既可以与大电网联网运行，也可以孤岛运行。本论文在国家自然科学基金项目“光伏并网发电系统与电网间阻抗匹配关系及系统稳定性研究”的支持下，以阻抗匹配和混杂系统相关理论为基础，以孤岛运行模式下的微网为研究对象，针对发电单元与负荷间阻抗失配、能量管理过程中的多目标优化等问题，从分布式发电单元接口逆变器建模及运行特性、恒功率负载影响、多逆变器并联稳定性、微网混杂特性、能量管理策略及其优化控制等方面展开理论和实验研究。研究成果对微网结构及控制系统规范化设计，优化不同工况下能量管理策略具有一定的理论指导意义和实际应用价值。深入分析光伏发电单元、储能单元的拓扑结构和控制方式，建立各单元小信号模型，并根据系统运行过程中各单元不同工作特点设计相应的控制策略。针对光伏发电单元，提出基于功率前馈的控制方法，该方法通过将光伏阵列输出功率信息直接引入到交流电流控制环节，提高光伏发电单元对输入功率波动的响应速度；针对储能单元，在对比以往不同蓄电池充电方式的基础上，设计恒压限流充电控制策略，通过合理配置电压外环输出限幅来减小原有两阶段充电过程中的电压、电流冲击。上述研究也为后续基于阻抗匹配关系的系统稳定性分析和能量管理策略的优化设计奠定理论基础。以阻抗稳定性分析方法为基础，建立光伏发电单元孤岛运行模式下的逆变器输出阻抗模型，分析滤波参数对系统输出阻抗及稳定性的影响，并通过时域分析方法证明分析结果的正确性，从理论上阐明阻抗分析方法的合理性和可行性。详细阐述恒功率负载（CPL）的负阻特性特点及其影响系统稳定性的原因，提出一种虚拟电感控制方法，通过在原有控制结构中增加电感电流正反馈支路的方式降低逆变器输出阻抗，提高系统的稳定性，同时该方法对于系统的动态响应速度和谐波问题也有一定改善作用。另外，考虑到实际微网中多逆变器并联的特点，本文提出单个逆变单元的导纳域稳定性分析方法，并给出相应幅值和相角稳定条件及设计准则，降低微网设计的复杂性。在详细分析微网系统混杂特性基础上，借助混杂系统相关理论建立可完整描述其运行状态的混合逻辑动态（MLD）模型。该模型以光伏单元直流母线能量作为状态变量，给出包括连续状态变量、控制输入、逻辑变量和辅助变量的系统方程及相关约束条件。针对所建立的模型以最优控制和模型预测控制理论为基础，以减少储能装置的充放电切换次数为目标，建立其二次型目标函数并借助混合整数二次规划（MIQP）手段，采用分支界定法求解其最优输入控制序列。通过该方法可以有效减少分布式电源出力和负荷波动情况下储能装置的充/放电次数，提高微网系统的经济性和可靠性。基于混杂理论研究成果，为保证微网孤岛模式下的能量供需平衡，本文以减少微网运行中蓄电池充放电次数为目标，提出主从控制和对等控制相结合的综合控制策略。采用两组光伏发电单元通过下垂控制方式组成主功率单元，为系统运行提供电压和频率支撑；储能单元采用PQ控制作为从功率单元维持系统功率平衡，以提高系统的可靠性和冗余性。在此基础上，针对分布式电源和负荷的随机性特点，提出基于协同控制的能量管理策略，以光伏发电单元直流母线电压为标量，通过调整蓄电池充电电流和交流输出电流参考的方式保证系统能量供需平衡。该方法在保证光伏发电单元直流母线电压稳定的同时，可以快速应对分布式电源和负荷的功率波动。上述所提理论和控制方法通过Matlab/Simulink数字仿真和相关实验等手段进行可行性和有效性的验证。