电力能源是全球能源互联网的重要组成部分,随着双碳目标的推进以及分布式发电和可再生能源技术的高速发展,电力系统中交直流混合微电网的规模将逐步扩大。本课题以包含多种用电类型的混合微电网为研究背景,设计了适用于交直流微电网柔性互联的双向变换器,同时为其扩展了一个无感电力弹簧接口,既满足不同形式微电网间功率双向传输的需求,又解决交流配电网负荷侧电压波动的问题,以更好地服务于未来智能配用电系统。本课题首先提出一种改进的高效率单级直连型谐振式互联变换器,并针对所采用的四象限开关结构,设计了零矢量PWM复合频率调制策略。分析其拓扑和工作原理并建立稳态数学模型,根据变换器无延迟等效传递函数,为调制变量设计了基于史密斯预测器的移相角双闭环控制策略并进行了仿真验证。结果证明所提调制策略无需实时迭代计算,实现了快速、灵活控制,且无需附加缓冲吸收电路。在此基础上,对变换器进行了双向工作模式下的软开关分析,以优化变换器仿真和实物平台的参数设计。同时分析了现有方案存在的局限性,将本课题所提方案与现有方案列表进行优势对比,加以数学推理,证明了本方案在电流应力和回流功率控制、软开关和移相角范围平衡、传输功率能力等方面具有独特优势。并通过搭建对比仿真模型,从理论推导和仿真验证双重角度论证了对比结论。进一步针对交流微电网功率不平衡和电压波动问题,采取复用开关管方式,在不影响互联变换器工作的基础上扩展出了一个电力弹簧接口,相较于传统方案,其具有直接式AC/AC变换优势,无需额外接入储能设备和DC环节。同时设计了基于准零矢量的电力弹簧双极性交流输出调制策略和基于有效值计算的自适应交流调功调压控制策略,实现了电力弹簧输出的柔性调节。并通过仿真,验证了不同模式下调制策略和控制策略的可行性和正确性。最后,根据前文计算参数对硬件电路进行了器件选型与设计,搭建了具有电力弹簧接口的交直流微电网互联变换器硬件系统实验样机,在快速控制原型中设计了调制与控制模型并进行软硬件联调。实验验证了在不同系统工况下,所提互联变换器双向能流控制方案及电力弹簧自适应柔性调节控制策略的有效性和可行性。