全球范围内的能源危机与环境恶化问题加速了世界各国对可再生能源的研究、开发与利用。目前,主要的可再生新能源包括太阳能、风能、海洋能及生物能等。其中,太阳能与风能在较多国家已经得到了广泛的应用,海洋能由于开发条件恶劣,其研发起步较晚,但是能源匮乏问题以及丰富的海洋能源蕴藏量加速了世界各国对其的研究与开发利用,其中,主要包括潮流能、潮汐能等。有别于传统化石能源储藏地集中,且不受外界因素影响的特点,这些可再生新能源的分布受地理位置及环境影响较大,且日发电量受天气及气候影响较大。传统的集中式发电系统及大电网形式已经无法适应于新一代可再生能源的开发与传输,再加之随着电力电子技术的发展,现代直流负载所占比例大幅增加,为此直流微电网应运而生。相比于交流微电网,直流微电网有着许多优点,本文即针对潮流能、太阳能等可再生能源对直流微电网中以下关键问题进行了相应研究:第二章,对潮流发电系统中的一些关键技术问题进行了设计与研究。首先,建立了包括水轮机-永磁同步潮流发电机及PWM整流变换装置于一体的系统小信号模型。其次,考虑到潮流流速较慢,水轮机及发电机转动惯量大,控制系统不易设计等问题,基于系统模型设计了低速潮流发电控制系统,并对其进行了稳定性分析。最后,在分析水轮机输出功率特性的基础上提出了一种基于功率-转速曲线连续斜率函数的自寻优最大功率获取算法,并对几种最大功率获取算法进行了仿真与实验对比。第三章,对光伏发电单元及复合储能技术进行了设计与研究。首先,在MATLAB中模拟了光伏输出特性,在此基础上详细分析了三重交错并联直流升压变换器在不采用均流控制时,电流失衡的根本原因;其次,提出了一种基于阻抗匹配的最大功率获取均流补偿法,并对其进行了稳定性分析。再次,还将潮流发电中所提出的最大功率获取算法直接应用于光伏发电最大功率跟踪控制中,仿真及实验比较了几种算法的控制效果。最后,对蓄电池及超级电容复合储能控制系统进行了分析与验证。第四章,研究了三相逆变器带不平衡负载对直流微电网的影响及其控制策略。首先,建立了三相逆变器开关周期平均模型,对不平衡负载下三相逆变器输出电压不平衡机理及抑制原理进行了分析。提出了基于信号滞后消除法提取出逆变器输出电压、电流正序、负序分量分别控制的策略,并从阻抗特性上分析了该方法对电压不平衡的抑制作用。其次,分析了不平衡负载所产生的不平衡电流对直流微电网的影响,并提出了一种直流母线电压调节器复合控制策略。将母线调节器作为电流源补偿不平衡三相负载引入直流侧的二次谐波电流,抑制了该谐波电流对母线电压及微电网中其他装置的影响。第五章,重点研究了直流微电网稳定性问题。首先,分析了常见电力变换负荷的恒功率负阻特性,并分析了恒功率负载对PWM双向并网变换器作为电源情况下的稳定性影响,之后给出了直流微电网的阻抗稳定性判据;其次,针对电力变换负荷的恒功率负阻特性对微电网系统稳定性的不利影响,基于PWM双向并网整流装置分析了恒功率负载对其稳定性的影响。最后,从阻抗方面分析了提高系统稳定裕度的方法,对比了几种策略对系统稳定性提升的效果,并在此基础上提出了一种基于虚拟阻抗的有源阻尼法。经仿真与实验验证,本文提出的有源阻尼策略可在不对直流母线电压造成跌落,不增加系统损耗及直流电容的基础上,抑制直流母线振荡,增强直流电网的稳定裕度,从而提高了直流微电网的稳定性。