微电网是一种小型的发配电系统,能有机整合各类分布式电源、储能系统、电力电子装置以及各类负荷,它能充分地利用新能源进行发电,在大电网无法供电的偏远地区,能够有效地解决供电不足和环境问题。微电网的供电机制能够适应各类分布式电源的接入,也意味着未来电力发展的主要趋势之一是微电网。考虑到众多新能源发电以及负荷用电都是以直流电为主,并且类似于风机、柴油发电机等交流分布式电源在接入电网时也需要经过直流环节。因此,作为微电网的一个分支,直流微电网更有利于各类微源之间的优势互补以及协调控制并且能够更好的适应未来负荷的发展趋势,所以针对直流微电网开展研究工作是非常有必要的。本文主要针对含光伏、风机、储能和直流负荷的孤岛直流微电网,建立了直流微电网的全阶数学模型;然后针对直流微电网模型的多时间尺度特性,利用奇异摄动理论对直流微电网的全阶模型进行降阶简化;接下来利用分岔理论对直流微电网进行稳定性分析,获得系统稳定下参数的边界值;最后利用RT-LAB实验平台搭建了直流微电网系统并进行了实验。本文的主要研究内容如下:(1)直流微电网准稳态模型的建立。首先研究了直流微电网的拓扑结构,以及各类分布式电源的控制方式;随后分别建立了光伏发电系统、风力发电系统、储能系统和负荷装置的数学模型,最后完成整个孤岛微电网全阶数学模型的建立。(2)利用奇异摄动理论,详细分析了直流微电网系统的特征值与参与因子,根据分析结果将状态变量分离为快变量和慢变量,在保证系统主导特征值的前提下,利用奇异摄动理论对直流微电网全阶模型进行降阶简化,并在Matlab/Simulink中搭建了直流微电网的全阶模型和降阶模型,并与电磁暂态模型进行了对比验证。(3)针对直流微电网的非线性动态特性,利用分岔理论作为稳定性分析的研究方法,对直流微电网模型进行动态稳定性分析。首先通过参与因子分析选定分岔参数,然后绘制系统的平衡解流形并利用检测函数追踪平衡解流形上可能出现的分岔点,考虑到带恒功率负荷的孤岛直流微电网更容易失稳的特性,分析负荷增大时微电网的稳定性变化趋势并预测失稳现象。最后对分岔理论的分析结果进行了验证。(4)利用RT-LAB半实物仿真平台,搭建了直流微电网半实物仿真系统,给出了直流微电网在稳态和动态响应下的实验结果,然后对直流微电网系统稳定性分析结果进行实验验证。