微网作为分布式发电技术的有效载体,是智能电网的关键组成部分。然而,由于微网与传统电力系统存在运行模式、微源种类和控制策略的差异,使得微网运行过程产生了一些制约新能源利用和发展的新问题。针对如何提高分布式发电单元的协调能力、调控能力和运行能力等问题,课题采用直接法,在孤岛微网暂态能量函数满足李雅普诺夫判据情况下,推导满足全局渐进稳定条件的非线性分层调频控制策略以实现全局渐进稳定条件下孤岛微网频率无差控制和各分布式发电(Distributed Generation,DG)单元间的有功功率共享。鉴于孤岛微网的复杂性,直接构造其暂态能量函数十分困难。因此,利用Kuramoto模型中弹簧的势能和振子的动能能量守恒的原则,以微网系统的Kuramoto弹簧振子模型为突破口,来解决暂态能量函数的构造问题。本课题从同步电机运行特性出发,提出一种孤岛微网Kuramoto简化建模方法。针对微网中各DG单元运行特性的差异,形成微网系统一、二阶混合Kuramoto弹簧振子模型,仿真结果验证了模型的有效性。为实现功率共享目标,采用初级下垂控制来完成微网系统的功率分配。通过研究微网系统中各DG单元惯性特性,还原下垂控制的非线性特性,建立囊括底层设备和初级下垂控制的微网系统二阶Kuramoto模型。在此模型的基础上提出微网系统暂态能量函数构造方法,该方法核心思想为利用简单子系统的能量来表征由子系统构成的复杂系统的总能量。依据上述思想,微网系统的暂态能量函数则可以其Kuramoto弹簧振子模型中“弹簧系统”和“振子系统”加权和的形式表征。此外,基于所构造的微网系统暂态能量函数推导满足全局渐进稳定判据的微网系统的二级调频控制策略。然而,所推导的控制器虽然实现全局渐进稳定下功率共享目标,也能够减小传统下垂控制产生的频率偏差,但是,由于DG分散情况下,初级控制难以获取调节量最优值,系统频率偏差仍然存在。为了解决这个问题,设计了非线性分层调频控制策略的通信机制,该机制通过信息交互,获取一致且最优的调节量,在消除微网系统频率偏差的同时,还原DG单元间的功率共享特性,实现微网系统的分布式控制。利用Matlab/Simulink软件所搭建的3机5节点微网,验证了分布式非线性分层调频控制策略的有效性。