微电网基于分布式发电技术,能够实现分布式电源(distributed energy resources,DERs)的“即插即用”,降低DERs直接并网对大电网产生的不利影响。但是,孤岛模式下多种DERs接入的微电网系统在能量管理和多模态协调切换控制方面仍存在较多问题,为此,本文对相关问题进行研究,目的在于实现孤岛微电网的多模态切换和优化协调控制,提高系统安全性。首先,对常用DERs的数学模型和控制方法进行了分析,为后面构建孤岛微电网系统和制定控制策略提供理论和模型基础。其次,针对微电网多模态切换问题,提出了基于混杂自动机和机器学习的控制策略。混杂自动机用于对DERs和负荷单元进行建模从而描述DERs复杂的输出特性和工作模式迁移情况。机器学习算法通过执行分类操作来分析微电网系统的工作状态并处理复杂的运行数据。多模态切换的实现是后面优化协调控制的基础,最后的仿真结果说明了所提控制策略能够实现多模态切换并提高系统的智能性。进而,在多模态切换的基础上,为了同时实现微电网能量管理和协调切换控制,提出了多时间尺度优化协调控制策略。首先构建了基于多智能体系统(multi-agent system,MAS)的微电网分层结构使控制策略能够执行多层次的功能,之后将控制策略分为了三层。其中,上层利用优化调度模型和策略实现能量管理;中间层利用协调控制策略实现协调切换控制和电压安全,具体流程包括先进行安全性评估,再对协调控制命令进行设计和实现。命令的设计是基于混杂自动机和事件触发机制,命令的实现是通过混杂自动机完成并利用机器学习算法来减少切换次数;底层的本地控制策略利用混杂控制能够同时解决DERs的逻辑切换问题和连续动态管理问题。最后,通过MATLAB对基于MAS的混杂优化控制策略的仿真,验证了其能够实现多模态切换和优化协调控制,并能有效提高微电网系统的电压安全性能。