相比于交流配电网,基于柔性直流技术的配电网在分布式电源接入、增加系统可控性以及提升电能输送容量等方面具有更加优越的性能,因此成为未来配电网的发展方向。然而,直流配电网的端数较多并且分散,如何对这些直流端进行协调控制是亟待解决的问题。此外,由于电力电子换流器的隔离作用,直流配电网成为一个小惯性系统,仅靠电容惯性显然难以获得较高的电压质量。为了实现直流配电网的安全、稳定与高效运行,并提高控制策略的可靠性,本文以下垂控制为基础,对直流配电网的分散自律控制进行了研究。主要工作及成果如下:(1)提出了一种基于下垂控制的多模式调压策略。根据电压偏离额定值程度和各端调压能力,该策略将直流配电网的电压调节划分为主调压模式、后备调压模式和紧急调压模式,实现了多种工况下对直流电压的分散自律控制。主调压模式和后备调压模式分别为联网换流器和储能按下垂特性调节直流电压,紧急调压模式则包括新能源降功率运行和负荷减载。此外,对蓄电池荷电状态达限值以及直流电压偏差问题进行了研究,并提出了相应的解决方法。利用Matlab/Simulink搭建了六端环状直流配电网仿真平台,验证了所提调压策略的有效性。(2)提出了一种能够提供虚拟惯性响应的自适应下垂控制策略。在分析直流配电网的惯性定义和虚拟惯性概念的基础上,对通过下垂曲线摆动得到虚拟惯性响应的原理进行了研究,提出了一种自适应下垂系数。令自适应下垂系数取代原有的固定下垂系数,可使换流器在系统受到扰动时为直流母线电压提供虚拟惯性支持,该惯性大小可通过虚拟惯性系数进行调节。对采用所提控制策略的直流配电网进行小信号稳定性分析,得出了虚拟惯性系数的选取范围。相关仿真算例验证了所提控制策略在增强直流配电网惯性响应能力方面的有效性。(3)设计了一种多层次、多时间尺度的硬件在环仿真(Hardware-in-the-loop simulation,HILS)系统方案,以满足对直流配电网运行与控制策略的测试需求。根据控制层级和控制时间尺度,直流配电网的一次调压、二次调压和优化运行控制算法分别部署在不同的处理器中,兼顾了本地重点单元与系统控制算法的验证。根据设计方案以及处理器的运算能力和特性,搭建了由DSP实际控制器、RT-LAB实时仿真机、cRIO实时处理器以及上位机等组成的HILS测试平台,通过相关算例验证了所搭建平台的可行性和灵活性。