为顺应国家能源结构转型的重大需求,近年来可再生能源发电技术发展迅猛。随着分布式能源和储能技术的发展以及负荷类型的增加,结合交流微电网和直流微电网优点的交直流混合微电网已成为未来微电网技术发展的必然趋势。混合微网因结构复杂、指标众多,需要兼顾交直流两侧的功率平衡与电压/频率稳定,其协调控制尤为重要,尤其在缺乏大电网支持的孤岛模式下,则更加困难。而互联接口变换器(Interlinking Converter,ILC)作为母线间的桥梁,肩负着协调交流、直流两个子系统的关键作用,是混合微网的核心装置。近年来,随着可再生能源渗透率的不断提高,具有间歇性、波动性、随机性特征的分布式微源(Distributed Generation,DG)极易引起交、直流母线电压或频率的波动,交直流混合微网常受到低惯性和稳定性问题的困扰。而虚拟同步电机(Virtual Synchronous Machine,VSM)技术通过在控制中模拟传统同步电机的惯性及阻尼特性,可有效提高电力电子变换器的惯性。但目前针对VSM技术的研究主要集中在大电网或交流微电网上,因此,本文基于VSM思想,针对交直流混合微网协调控制策略展开了优化研究,以实现在协调功率分配的同时改善混合微网的惯性与稳定性,具体工作内容如下:首先,阐述了交直流混合微网的基本框架结构,以及微网的传统协调控制方式。然后,推导了核心装置ILC的数学模型,并研究了其基本功率协调控制策略。随后,分析了 VSM技术的基本原理,包括对同步电机的模拟过程及其小信号模型。本章内容为后续基于VSM技术交直流混合微网协调控制策略的研究提供了研究基础。其次,针对交直流混合微网在直流侧负载投切扰动过程中直流母线电压动态响应稳定性差的问题,分析了交直流混合微网的自治运行方式,在传统归一化下垂控制的基础上,再借鉴VSM的思想,提出了一种ILC的虚拟惯性控制策略,主要包括改进的直流母线电压直接控制和虚拟惯性控制两个步骤。所提策略无需增加额外的储能设备,就能同时实现功率均分和提高直流子网的惯性的功能,改善整个交直流混合微网的惯性与系统稳定性。此外,根据所建立的系统小信号模型,进行了动态特性分析和稳定性分析,探究了参数选择对系统动、稳态特性的影响,并得出了参数整定的方法。最后通过仿真及硬件在环实验验证了所提策略的有效性。再次,针对混合微网协调控制困难、低惯性低阻尼、稳定性差的问题,提出了一种交直流混合微网的多层虚拟电机架构协调控制策略。介绍了所提出的混合微网多层虚拟电机架构协调控制的概念,探讨了该架构中各层虚拟电机的具体结构和控制策略实现方式,包括直流层的改进虚拟直流电机(Virtual DC Machine,VDCM)控制和交流层的改进VSM控制。再通过小信号稳定性分析,着重探究该架构中几个核心控制参数的设计方法,最后,通过仿真详细验证了所提出的多层虚拟电机架构协调控制策略的效果。最后,介绍了用于运行测试的RT-LAB硬件在环仿真平台和实物样机平台。总结了RT-LAB硬件在环仿真系统实时性好、仿真精度高的优势特点,并介绍其建模与仿真的具体过程。另外,研制了基于SiC MOSFET器件的ILC样机,详细讨论了包括硬件电路设计和控制系统软件设计在内的样机的完整设计过程,并在此基础上搭建了混合微网实验平台。所提控制策略的可行性与有效性通过上述两个平台得到了验证。