近年来,微电网因其有利于可再生能源的消纳和可靠性、可扩展性高等优势,受到了人们的广泛关注。由于新能源发电具有间歇性,独立的直流微电网的供电可靠性依赖于储能单元。然而,增加储能单元容量会带来额外的成本和维护。目前针对直流微电网的研究主要集中在单个直流微电网的优化与控制,而忽略了直流微电网群之间的能量交换。为了缓解储能单元消纳不平衡功率的压力,将相邻的直流微电网通过一定的方式相互连接,建立合理的直流微电网集群系统,并针对此系统设计有效的集群控制策略,实现能量在微电网之间的传输具有重要意义。首先,本文对直流微电网中各个单元的运行原理进行分析,在计及各组成单元影响的基础上,建立了独立直流微电网的数学模型。为了实现直流微电网间的能量交换,缓解单一微电网储能单元的压力,提出了一种用互联变换器连接直流微电网的集群结构。其次,本文设计一种用于直流微电网互联的两级式直流变换器。该变换器由三相LLC谐振变换器级联交错双向直流变换器组成。三相LLC谐振变换器的变压器采用Y-Y型连接,拓宽了变换器的零电压导通范围,减少了输出电流纹波,并且变压器的隔离功能对互联系统具有保护作用。双向直流变换器采用交错技术减少了变换器工作时的输出电流纹波,在电感的输入电流脉动相同的情况下降低了开关损耗。通过Matlab/Simulink仿真验证了互联变换器不仅能实现能量的双向传输和故障隔离,而且运行效率优于传统的双向直流变换器。最后,提出直流微电网集群系统分层协调控制策略。该策略通过设置电压阈值,建立了并网和孤岛运行状态下系统电压分区的功率平衡关系,并设计了系统内各单元的协调控制策略。根据实时母线电压的变化,使系统工作在对应的电压分区,并根据该分区的控制策略实现功率平衡。利用Matlab/Simulink搭建集群互联直流微电网系统模型,分别在并网和孤岛运行状态下对所提出的控制策略进行了仿真验证,结果表明了控制策略的有效性和可行性。