随着世界经济的飞速发展,世界范围内能源短缺与环境污染问题日益突出,作为化石能源的替代品,可再生能源受到了人们越来越多的关注。将分布式电源(distributed generation, DG)、负荷与储能系统有机结合起来的微电网系统,可以实现与大电网的稳定、协调运行,是分布式发电一种高效的组织形式,因此微电网的研究具有非常重要的学术价值和现实意义。随着微电网中具有直流输出形式的直流型分布式电源(如太阳能电池、燃料电池、风力机等)和直流负荷的发展,以及直流输电对于商业、工业和居民直流负荷来说具有独特的优势,而且直流配电系统无需考虑相位同步、谐波和无功功率损耗等方面的问题,因此近年来直流微电网相关技术逐渐得到了产学研各界的广泛关注。本文研究了直流微电网系统中储能系统双向DC/DC变换器的控制方案,提出了直流微电网储能系统分层控制策略,设计了储能系统自动充放电控制系统,最后分别在MATLAB和dSPACE平台上仿真并验证了本文的分析。具体研究内容如下：(1)介绍了直流微电网的发展,设计了直流微电网实验室方案,分析了直流微电网并网和孤岛两种不同模式的运行特性,对光伏发电单元和蓄电池组进行了建模和控制器设计。基于光伏发电单元和蓄电池组的数学模型,分别设计了光伏模块DC/DC升压变换器和蓄电池组双向DC/DC变换器的控制电路。(2)提出了一种直流微电网储能系统分层控制策略,能够使孤立直流微电网可靠高效运行。提出的直流微电网储能系统分层控制策略可概括为：1)通过第一层控制,在不利用通信网络的情况下,最大限度利用可再生能源,平衡各蓄电池组的充放电功率,同时增强系统稳定性；2)通过第二层控制,根据直流母线电压实时调整电源输出功率,依据蓄电池组不同SOC状态按比例分配蓄电池组充放电功率；3)通过第三层控制,使系统在紧急情况下仍能稳定安全运行。(3)基于直流微电网储能系统分层控制策略,设计了储能系统双向DC/DC变换器的控制方案及单蓄电池储能系统自动充放电控制系统,该控制系统可根据直流母线电压所处区域自动判断储能系统的工作模态和模态切换,实现储能系统在充电、放电及空闲模式间自由切换；同时避免了由于直流母线电压正常波动引起的储能系统充放电频繁切换对变换器及蓄电池造成的损害。(4)在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了单蓄电池储能系统双向DC/DC变换器控制系统及主电路的仿真模型,分别对储能系统充电模式和放电模式进行了仿真分析。验证了直流微电网储能系统双向DC/DC变换器自动充放电的控制策略的正确性。(5)基于dSPACE系统搭建了单蓄电池储能系统双向DC/DC变换器实验平台,设计了相应的信号采集、驱动电路和软件保护模块,并在Control Desk中对双向DC/DC变换器进行了实时控制。实验结果表明,变换器可以在不同模式下稳定直流母线电压,实现电能在储能系统与直流母线间的双向平滑流动。