随着分布式电源的不断发展和电力电子技术的日益成熟,风电、光伏等可再生能源正大规模地接入电网。微电网可以通过电力电子装置整合负荷和微型电源,并能够同时提供电能和热能,能够满足用户对于用电可靠性以及用电安全的需求;此外,微电网在消纳分布式能源、提高供电可靠性等方面具备诸多优势,必然会成为未来配电网中重要的接入形式,对于传统电网向智能电网过渡具有重要意义,微电网成为国内外学者研究的重要课题之一。本文在分析微电网传统控制结构基础上,研究了考虑线路负荷的改进下垂控制策略,对基于改进下垂控制的微电网的进行了稳定性分析。论文的主要研究内容可以归结如下:(1)论文介绍了微电网常用的基本控制方式,给出了基于PQ控制、下垂控制、VF控制的逆变器控制的框图以及控制特性分析,并且分析了一种适用于交直流微电网互联的双向下垂控制方式;此外,介绍了微电网的稳定分析方法和李雅普诺夫稳定分析方法的数学基础,并基于下垂控制的控制拓扑建立了微电网分布式电源稳定分析模型;(2)针对微电网中多储能单元的荷电状态(SOC)均衡问题,提出了考虑各储能单元SOC均衡的微电网改进下垂控制。首先研究了传统下垂控制下储能单元充电和放电过程中的输出电流特性和SOC的变化情况;在传统下垂控制的基础上,引入SOC均衡因子以控制DC/DC变换器的输出电流,合理调节不同储能单元的输出电流大小和SOC状态,从而达到不同荷电状态的储能单元SOC均衡的目的;此外,分析了线路阻抗对SOC均衡效果的影响,并基于此提出了自适应控制方法,消除了线路阻抗不同导致的SOC差异。由于SOC均衡因子的引入,下垂系数变为可变的系数,对系统的稳定性会造成影响,为此,文中基于控制策略和控制结构图给出了用于分析系统稳定性的特征方程,由劳伦斯稳定性判据验证了所提控制策略的稳定性。在PSCAD中进行的仿真算例验证了所提方法的有效性。(3)针对采用虚拟同步下垂控制的微电网系统,提出了基于分岔理论的微电网稳定分析方法。首先建立了含分布式电源、线路和负荷的微电网统一状态空间方程;其次,基于所建立的状态空间方程,运用特征值分析法研究影响微电网系统稳定性的主导因素,并利用分岔理论探讨了虚拟同步控制方式下的关键控制参数以及系统拓扑结构参数对系统稳定性的影响,同时确定了在保证微电网稳定前提下的微电网关键参数边界条件;最后,在PSCAD建立仿真模型论证了结果的有效性。(4)针对采用双向下垂控制的交直流混合微电网,提出了基于矩阵摄动理论的系统稳定分析方法。首先,通过引入基于复模态下的矩阵摄动理论,给出了系统发生参数摄动时的摄动分量求解方法;进而根据系统特征根的分布情况,分别研究了孤立特征值和重特征值情况下,系统特征值摄动量和特征向量摄动量的求解方法;同时基于交直流混合微电网的小信号分析模型,对比了摄动法和实际特征值的求解精度,并对系统在控制参数发生摄动时的低稳定裕度特征值进行了分析,其结果对微电网控制器参数的选取具备一定的指导意义。最后在PSCAD中建立了仿真模型进行算例,对所提方法的有效性进行了验证。