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为了解决分布式发电容量和成本的限制及控制困难等问题,微电网应运而生。目前,微电网主要采用交流微电网形式,但直流微网凭借其成本低、效率高、可靠性和可控性高及供电容量大等优势得到了迅猛发展。本文对直流微网的建模、稳定性及能量协调控制等问题进行了研究。首先,分析了直流微网的构成和各单元的工作原理及控制方式。为了最大限度地利用可再生能源,风光发电单元运行在最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)模式。其中,光伏发电单元采用与恒值法结合的占空比扰动观测法实现MPPT,永磁直驱风力发电单元采用最佳叶尖速比法实现MPPT。蓄电池储能系统采用两段式充电和恒压放电控制策略以维持孤岛运行时系统的功率平衡。其次,研究了并网变流器(Grid-Connected Converter,GCC)的双向运行特性,并设计和优化了双向LCL滤波器参数。本文分别设计了中点箝位式(Neutral Point Clamped,NPC)三电平整流器和逆变器电网侧的LCL滤波器参数,以得到双向NPC三电平变流器电网侧LCL滤波器参数的取值范围。为了提高GCC的双向运行性能,依据电网电流总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)、调节时间和稳定裕度对双向LCL滤波器参数进行了优化。然后,根据直流微网各单元接口变换器的控制方式把各单元接口变换器分为控制母线侧端口电压的变换器(Bus Voltage Controlled Converter,BVCC)和控制母线侧端口电流的变换器(Bus Current Controlled Converter,BCCC),建立了各接口变换器的小信号模型。在此基础上计算并分析了各接口变换器的阻抗特性。依据通用阻抗判据和Nyquist稳定性判据研究了不同运行状态下直流微网的稳定性,并在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了风光互补直流微网仿真模型进行了实验验证。最后,分析了直流微网的运行特性,并进行了基于直流母线电压的能量协调控制策略研究。当直流微网并网运行时,GCC作为电压节点,控制直流母线电压和系统功率平衡;当直流微网孤岛运行时,根据直流母线电压和蓄电池荷电量(State of Charge,SOC)的变化确定直流母线电压的控制策略。