微电网是缓解电网中高比例新能源接入造成冲击的有效技术手段,同时也为大型电网提供了强大的支撑。它具有灵活的电能转换能力,并且拥有多种调控方式,可以有效地将大规模的分布式电源连接到大型电网中,形成相互支撑。尽管微电网可以在并网或孤岛模式下运行,但由于其底层装置具有高度的电力电子化特性,以及复杂的组网形态和双向的能量流动,给装置之间、系统之间带来稳定运行和协同控制的挑战,如低惯性的特点使得设备容易与接入电网发生电能质量交互问题、受外部扰动的影响组网电源电压支撑能力不足、模型参数不匹配导致的系统稳态误差,以及可再生能源的间歇性对系统功率平衡影响等。在高用电质量需求的现实背景下,这些问题制约了“可靠型、友好型、经济型”微电网接入的推广应用。因此,本文按照系统建模、核心设备控制、系统调控和系统优化的研究思路,通过互联建模、底层变流器控制、互联状态功率协同调控和优化四个不同的维度,探究如何通过微电网调控优化技术,改善功率输出以保证微电网的安全和可靠。本文的主要创新工作概述如下:（1）针对复杂动态耦合下微电网互联模型耦合度大、控制参数多、阶次高的问题,提出了基于区域划分的面向不同调控问题的微电网互联建模方法。首先,考虑互联电力系统耦合特性,构建了各节点电压稳定性耦合关系,利用电压和损耗灵敏度计算和欧氏距离划分出不同微电网区域;其次,针对微电网多控制参数特性,按不同调控要求将微电网不确定性扰动特性与控制模式相结合,构建不同调控问题的整体描述架构,实现微电网互联状态下的调控问题的多维度表征;最后,通过逐类逐级的表征微电网不同运行工况的机理状态,进行微电网不同调控问题降维处理,在各子系统中针对不同控制问题构建机理模型,实现微电网互联系统复杂耦合动态的互联建模。（2）针对现有微电网控制器普遍面向特定装置进行定制式开发,兼容性和扩展性较差,且功能单一,缺少即插即用的模块化通用性能提升控制器设计方法的问题,基于鲁棒控制理论和最优化算法,提出了面向底层装置基于观测器的PnP鲁棒残差性能提升控制器设计方法。首先,通过挖掘不确定性扰动下微电网电能质量信息,设计面向底层装备基于残差生成器的通用化性能提升控制算法;其次,利用Youla参数化生成基于观测器的稳定控制器,采用PnP柔性结构设计有源电能质量控制器,在不改变原有控制器结构和参数的情况下提高电能质量;最后,采用梯度下降优化算法,对调优/控制参数进行在线估计,通过优化实现电能质量控制器性能提升控制,从而扩展了电力电子装置的控制性能,克服多种电能质量问题,实现系统电能质量动态补偿控制。（3）针对多变流器互联装置间稳定控制困难,同时扰动和不确定性下高稳定性运行难以兼顾系统灵活互动协同调控的问题,提出了考虑系统动态性和稳态性的综合性能提升鲁棒控制策略。首先,基于VSCs的线路物理互联结构,利用Droop多环控制结构完成VSCs间的物理解耦,实现VSCs在物理互联层的分散式运行;其次,针对不确定性扰动对系统动态性能的影响,设计分散式鲁棒控制器,在无通讯Droop多环控制结构基础上,将单VSC降维模型中扰动与补偿信号对输出的影响转化为模型匹配问题,通过LMI求解动态性能提升控制器,实现在负载外部扰动下的VSCs输出的动态性能提升;然后,考虑线路不确定性导致的VSCs输出稳态误差,基于VSCs间的通信网路与“VI+改进Droop”的稳态性能提升控制策略,利用稳态误差驱动的一致性分布式优化方法设计最优稳态性能控制器,实现VSCs的稳态性能提升;最后,结合物理互联层中负载扰动导致的动态性能下降与线路不确定性导致的稳态性能下降问题,提出物理互联状态下的综合性能提升控制策略,实现了微电网在不同负载扰动、不同互联状态下的整体系统的性能提升。（4）针对互联结构下微电网底层装置稳定协同与上层经济优化多层级关联度高、优化算法匹配方式多样的问题,利用不同层级协同要素之间的优化算法匹配,提出了考虑经济性与电压稳定性的微电网内多装置联合协调的分层协同优化策略。首先,考虑上层调度优化对微电网底层装备调控的影响,设计兼顾经济性和电压稳定性的三层分布式协同优化结构;其次,通过调节成本和节点供需不平衡局部估计的一致性迭代优化联合Droop协同优化,在提高Droop控制功率分配精度同时有效降低系统运行成本,实现微电网经济运行;最后,通过微电网节点电压闭环反馈优化,检测可调节装置剩余容量后,采用嵌入潮流计算的粒子群算法,通过闭环反馈电压优化,调整可调装置输出无功功率解决微电网稳态电压越限。基于上述研究成果,选用了多种半实物实验平台进行实验验证,并与传统方法进行了对比和分析,验证了所提方法的有效性和实用性。