随着光伏发电,燃料电池,储能电池等具有直流输出特性的分布式发电单元和储能单元的不断整合利用,加之LED照明,电动汽车,电机驱动等直流负荷需求的日益增长,直流微网逐步成为微电网技术的研究热点。为了保证直流微网的稳定可靠运行,各国学者在直流微网的多源协调控制,稳定性分析,阻尼控制等领域做了大量的研究工作。上述的各个研究方向对直流微网的稳定可靠运行至关重要,因此,对其进行详细的机理分析和理论研究具有较大意义。针对直流微网的稳定运行控制,本文主要从以下几个方面展开研究。(1)针对直流微网的多源协调控制,采用基于直流母线电压信号(DC Bus Signaling,DBS)与分层控制方法相结合的两层控制架构。第一层控制为直流微网分布式单元协调控制层,基于DBS方法实现各个分布式单元的协调控制和直流微网实时功率平衡。第二层控制为直流微网优化控制层,对第一层控制引入的直流母线电压偏差进行补偿以及储能单元的充放电进行优化控制。DBS与分层控制相结合的控制架构一方面充分利用了 DBS方法无需互联通信,可靠性较高的优点,另一方面也利于将直流母线电压补偿等二次控制进行整合,各个层级的功能划分使得直流微网的控制更加简洁高效。(2)对于分布式单元协调控制层,对电池储能单元,分布式发电单元,负荷,交流电网各个单元接口变换器的控制策略进行研究。电池储能单元始终采用下垂控制来稳定直流母线电压,其他单元通过检测直流母线电压来决定自身的功率或电压指令,实现自身工作状态随着直流母线电压的主动切换。采用此种控制方法,实现了直流微网的各个分布式单元的协调配合以及直流母线电压的稳定控制。利用仿真和实验验证了分布式单元协调控制的正确性和有效性。(3)对于直流微网优化控制层,电池储能单元下垂曲线根据母线电压补偿分量上下平移来实现直流母线电压偏差补偿,其他分布式单元的控制曲线同样根据母线电压补偿分量来进行左右平移调节,从而在不影响多源协调控制效果的基础上将直流母线电压补偿至基准值。与此同时,通过对网侧接口变流器的控制曲线进行二次平移来调节交流电网与直流微网间的功率交互,从而实现了储能单元充放电优化控制,使其SOC(State of Charge)维持在合理区间。利用仿真和实验验证了直流微网优化控制层的可行性。(4)对于包含恒功率负载(CostantPowerLoad,CPL)的直流微网,为了研究其在大信号扰动下的稳定性,建立了其大信号模型并构建了平衡点吸引域的求解算法,探讨了直流微网在电路元件参数及CPL负载变化时各个平衡点的吸引域的变化情况,仿真结果验证了所构建的大信号模型及大信号稳定性分析算法的有效性,为直流微网的大信号稳定性设计及硬件元件参数选型提供了科学的理论指导。(5)对于如前所述的直流微网,为了研究其在小信号扰动下的稳定性,建立了各个变换器的闭环控制的小信号模型并求取了其对应的闭环阻抗,根据阻抗稳定判据方法对直流微网在稳态平衡点处的小信号稳定性进行了详细分析。对直流微网系统各个参数变化对小信号稳定性的影响进行了理论分析以及仿真验证,为直流微网的小信号稳定性设计提供了理论指导。此外,针对直流微网中存在的由于小信号扰动造成的振荡失稳问题,通过在电源变换器中构造有源阻尼控制实现了直流微网的振荡抑制及稳定裕度提升,实现了直流微网的稳定可靠运行。