随着不可再生能源的日益枯竭以及用电量需求的不断提高,以逆变器为核心的分布式电源(distributed generation,DG)需求量愈发提高,结合风力、水利和可再生能源等分布式电源的微电网系统(microgrid,MG)具有能源供给多样化、环境污染小的优点,因此被研究学者广泛认可。然而微电网系统存在抗干扰能力差、瞬态响应缓慢等不足,系统稳定性得不到保障。将毗邻的微电网与分布式电源进行整合构成微网群(microgrid cluster,MGC)系统,群内个体进行能量调度与管理,供配电可靠性大大提升。本文立足于交流微网群系统,将从以下方面展开研究:(1)围绕孤岛型单相逆变器的参数设计与控制参数优化展开研究。针对控制精度问题,提出一种改进型二阶有源低通滤波器(improved second-order low-pass filter,ISOALPF)电路,将其应用于闭环控制负反馈回路中,并对ISOALPF的截止频率和品质因数进行定量分析。采用s域建模方式,建立加入ISOALPF的孤岛型单相逆变器传递函数模型,结合混合坐标系下电压电流双闭环控制策略,提出一种控制参数优化方法,通过选取不同截止频率的ISOALPF,建立幅值裕度、相位裕度、幅值穿越频率、相位穿越频率和控制参数之间的关系表达式,确定包含控制参数的穿越频率可行域,进而得出控制参数可选范围,达到优化控制参数的效果。此外,通过分析闭环零极点图,对优化后的控制参数进行准确性验证。最后,搭建仿真模型和实验平台,对控制参数优化方法的理论分析进行验证。(2)围绕微电网系统的分层控制策略与稳定性分析展开研究。通过推导孤岛型单相逆变器的戴维南等效电路,建立微电网系统的等效阻抗模型。分析不同类型阻抗判据的适用条件,得出Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类阻抗判据的稳定性判定标准;采用Ⅲ类改进型阻抗判据分析由两台逆变器组成的小型微网系统稳定性,确定保证系统稳定运行时的线路阻抗和控制参数取值范围。对分层控制策略中的下垂控制和二次控制进行说明,在此基础上采用一种消除通信延时的等效下垂控制方法,系统输出性能明显提升。最后,仿真和实验结果验证了稳定性分析的准确性。(3)围绕交流微网群系统的结构框架以及分层协调控制策略展开研究。针对微网群系统集成度高的特点,采用分层协调控制策略进行调控,介绍一次控制、二次控制和三次控制的控制模式,分析不同控制层级之间的相互作用,阐述MG之间的耦合机制与作用机理。建立微电网在分层协调控制策略调控下的数学模型,通过分析微网群系统在大量投入使用时的优化调度,简述了交流微网群系统大规模使用时的经济效益问题。(4)基于交流微网群系统的控制策略与理论分析,搭建包含三个子微网、六台单相逆变器的交流微网群硬件实验平台,对硬件电路结构和工作原理进行说明,完成了分层协调控制策略的程序设计。在硬件实验平台中进行电压参考值跳变和负载跳变等工况下的动态实验以及稳态输出实验,实验结果很好地验证了交流微网群系统的控制策略和理论分析的有效性。