摘要：近年来,太阳能等分布式发电(Distributed Generation, DG)技术受到越来越多的关注,由DG等组成的直流微电网成为当前的研究热点。DG输出功率及负荷消耗功率的随机性,使孤立直流微电网存在天然的弱惯性。混合储能作为一种可调度资源应用于直流微电网系统,能够充分发挥超级电容功率密度大与蓄电池能量密度高的特点,配以相应的控制策略,可有效延长系统的寿命周期。本文依托北京市科技计划项目“光伏并网用统一功率控制装备及直流微网技术研究与示范应用(D131104002013003)”和中央高校研究生创新资助项目“基于混合储能及SiC器件的双向多端口变流器研究(E15JB00140)”,对基于蓄电池和超级电容器的混合储能系统(Hybrid Energy Storage System, HESS)进行了理论研究、仿真分析和物理实验验证,主要工作包括以下几个方面：首先,介绍了直流微电网系统的结构,该系统由DG、超级电容器模组、蓄电池模组、多端口DC/DC变换器(Multi-port DC/DC Converters, MPC)及负荷等组成。文中,对其总体结构及工作原理作了详细分析,并研究了各部分的控制方法。其次,针对单个DC/DC端口的启动投入,会对整个混合储能系统产生较大暂态扰动的问题,提出了该混合储能系统的软启动控制策略。文中,通过电路等效和公式推导,对松弛端口软启动电阻的优化选择和功率端口软启动初始占空比的设定进行了详细分析。然后,针对脉动负荷功率突变对直流母线电压及蓄电池组正常运行造成剧烈冲击的问题,提出了一种基于移动平均滤波算法的自适应能量控制策略(Adaptive Energy Control Strategy, AECS)。通过移动平均滤波算法将脉动负荷功率进行滤波，由蓄电池组承担平缓的功率变化,而由超级电容器补偿瞬时的功率突变,从而优化蓄电池充放电过程,延长其使用寿命；引入超级电容端电压的变增益自适应控制,将其端电压稳定在参考值附近；并对蓄电池组端口采用能量流均衡控制,使各蓄电池组荷电状态(State of Charge, SOC)趋于一致。最后,开发了额定功率3.8kW,可接入3组蓄电池组、1组超级电容器组的混合储能系统实验样机和直流微电网实验平台,并对实验系统硬件参数及软件编程进行了设计,通过实验对上述软启动控制策略及自适应能量控制策略进行了验证。