为了高效利用如光伏、燃料电池和储能电池等分布式直流电源,并适应日益增长的直流负荷需求,直流微电网逐步成为一种微电网研究和发展的新方向。然而,直流微电网系统内组成单元众多且运行条件复杂,因此相应的控制策略也错综复杂。本文以常见的分布式电源光伏阵列、储能蓄电池、并网变流器和对应控制器以及负载为微电网系统的基本组成单元,重点研究直流微电网基于母线电压信号的分层协调控制策略。具体内容如下:第一部分,首先介绍了论文研究背景及意义,对直流微电网国内外研究现状以及关健技术作简要概述。第二部分,在介绍了系统整体结构以及各个组成单元工作状态的基础上,深入分析了各单元接口电路模型并对各电路的元件参数进行计算。重点研究了光伏电池工程数学模型,并仿真分析光伏随温度、光照强度条件变化的输出特性曲线。通过对各个单元接口拓扑建模,为后续研究直流母线电压控制策略提供重要参考依据。第三部分,根据系统功率守恒原则,以实现最大化利用光伏能源、减少蓄电池充放电次数和提高系统稳定运行的电压范围为目标,提出了一种离、并网运行统一的直流微电网协调控制策略。以直流母线电压为切换信号共划分了五个电压等级即五层模式,并确定每层模式下光伏单元、储能单元、并网变流器单元的运行状态。光伏变换器包括MPPT和恒压下垂控制状态;并网单元包括恒流逆变、整流与下垂逆变、整流控制状态;蓄电池包括下垂恒压充放电与恒流充放电状态。通过搭建小信号模型得到各单元的传递函数并绘制伯德图,利用频域法详细分析了电压电流调节器的参数设计过程,同时在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型以验证各单元的变换器在不同工作状态对应的控制策略的可行性和有效性。最后对整个直流微电网系统的分层协调控制策略进行仿真验证。第四部分,在实际应用中,考虑到直流微电网系统并网时主网不平衡情况下,由于负序电流引起的系统电压、功率波动以及过电流问题,首先对不平衡主网时的逆变器进行建模,然后对直流侧功率进行分析,采用了一种基于正负序解耦的双电流环方法对逆变器的控制方式进行改进,使其可在故障条件下和正常条件时都可运行,且适应于上述所提的基于母线电压的分层控制系统,最终仿真验证了所提方法的有效性。