与交流微电网相比,直流微电网具有连接结构简单、易于接入直流负载和储能系统、成本和故障率较低等优点。凭借独特的优势,直流微电网近年在电力行业掀起了研究热潮,具有广泛的应用和发展前景。直流微电网系统中存在多个闭环控制的变换器负载,当输入电压变化时,可维持功率恒定,因此可视为恒功率负载,在大扰动出现时这些负载呈现负阻抗特性,极易引起系统的不稳定。在直流微电网系统中不存在频率和相位的问题,直流母线电压稳定是衡量系统稳定性的重要指标。储能系统可实现功率的双向流动,对系统稳定性起着重要作用。本文基于蓄电池储能系统来解决母线电压的稳定性问题,考虑了恒功率负载的负阻抗特性,主要是通过限制恒功率负载功率、蓄电池充放电功率和对连接蓄电池单元的双向DC-DC变换器进行算法优化来提高系统的稳定性。因为母线电压既可由微源进行稳压控制,也可由蓄电池进行稳压控制,本文基于上述两种工作模式,应用Brayton-Moser提出的混合势函数理论分别进行稳定性研究。在母线电压处于微源稳压模式下,建立混合势函数模型,推导得到大信号稳定性判据,可定量分析蓄电池的充放电功率和恒功率负载功率对系统稳定性的影响;在母线电压处于储能稳压模式下,依然建立混合势函数模型,推导得到大信号稳定性判据,根据判据可定量分析恒功率负载功率和蓄电池双向DC-DC变换器的控制参数对系统稳定性的影响。为验证判据,应用Simulink仿真软件搭建直流微电网模型,对所得大信号稳定性判据进行仿真验证;同时搭建实验平台,对所得大信号稳定性判据进行了实验验证。本文分别得到了微源稳压模式和储能稳压模式下的大信号稳定性判据,判据定量描述了母线电压、恒功率负载的功率、蓄电池储能系统功率和双向DC-DC变换器控制策略等参数与系统大信号稳定性之间的关系,并考虑了蓄电池储能系统充电、放电两种工作状态。判据结构简单、便于应用,为解决直流微电网系统的稳定性问题提供了设计依据,具有一定应用价值。