太阳能无人机因具有滞空时间长、综合费效比高及部署维护简便等优势,成为各国争相布局的科技产业新高地。能源系统作为太阳能无人机供能的“心脏”部分,其管理策略优化、电能质量提升、储能寿命延长等方面均面临巨大挑战,成为本领域研究热点之一。因此本文将对能源管理系统的功率分配策略及系统级稳定性分析进行深入研究。在对能源系统中光伏阵列、储能电池、航电设备、动力电机及相应接口变换器等组成单元建立数学模型的基础上,针对各单元不同的运行特点,设计直流母线电压分层控制策略,并基于状态空间平均法推导各接口变换器在不同运行模态下的阻抗模型,为后续系统级稳定性分析打下基础。围绕能源系统电能质量问题,以各单元等效阻抗模型为切入点,研究微源和负荷扰动对母线电压的作用机理。基于外界条件的不同划分系统运行工况,分析对应微源和负载的阻抗频率特性,进而评估母线电压稳定裕度。归纳系统稳定性影响因素,分析母线电压高低频振荡与负载阻抗及变换器下垂系数间的关系。鉴于虚拟电阻下垂控制的应用局限,提出虚拟阻容下垂控制策略。基于该策略的功率分配特性,使超级电容承担高频大倍率充放电功率,延长锂离子电池使用寿命,降低微源输出阻抗,进而有效增强母线电压惯性并保证系统稳定。最后,搭建RT Box半实物仿真平台对本文所提方法进行充分验证,实验结果表明论文理论分析与仿真工作的正确性。