由于传统能源日益匮乏,环境污染的问题亟需改善和公众环保意识的觉醒,以太阳能、风能和生物能等可再生能源逐渐发展成为传统化石能源的替代能源。其中太阳能又因具有储量大、分布广和几乎零污染等特点而得到了广泛的应用。光伏发电是科学合理利用太阳能的主要方式之一。由于光伏发电的诸多优点,光伏产业最近几年迅猛发展,出现了各种各样容量不同,规模各异的光伏发电系统,其中分布式光伏发电主要应用于中小功率的屋顶光伏等发电系统。分布式光伏发电提倡就近光伏发电,就近电能转换,就近并入大电网,就近供给本地负载的原则,能够有效提高光伏发电系统的发电量,减少电能在升压变换和长途输送过程中造成的损耗。本文主要针对分布式光伏并网发电系统展开分析和研究。分析了不同的光伏发电系统的拓扑结构和他们各自的适用范围,结合分布式光伏发电系统需要解决的几个关键问题：分布式均衡控制、最大功率点跟踪优化控制和孤岛故障检测等方面做出详细的研究和验证。本文的主要内容可以分为以下几个部分：(1)分析研究了组成分布式光伏发电系统的光伏阵列的输出特性、DC/DC变换电路的拓扑、DC/AC变换电路的拓扑结构,对光伏并网逆变器进行了数学建模,给出了模型中的主要参数选择方法,研究了光伏发电系统的并网控制。然后从这几个部分中引出本文所要研究的三个主要问题,即分布式均衡控制问题、最大功率点跟踪优化控制问题和孤岛故障检测问题。(2)通过对分布式光伏发电系统的模型分析和光伏发电单元的建模,提出网络化均衡控制。运用图论的方式分析分布式光伏发电系统的网络结构,在此基础上设计了网络化均衡控制,使得地理位置分散,容量各异的光伏发电单元按着同一个输出率输出功率。然后在网络化均衡控制的框架下,设计了基于状态空间的混合灵敏度H。。本地控制器,使得光伏发电系统对于电网参数的扰动有很好的鲁棒性。本文针对状态变量不可测的问题,还提出了基于输出反馈和观测器的分布式H∞均衡控制,给出了设计和证明过程。通过MATLAB/SIMULINK设计了一个5机14总线的分布式光伏发电系统,验证了提出的分布式均衡控制方法。(3)光伏电池是一种非线性的直流源,其输出特性曲线具有较强的非线性。根据光伏电池的输入输出特性,建立了数学模型,并根据这个数学模型,建立光伏电池的仿真模型。根据目前最大功率点跟踪算法中所存在的问题,提出了自适应变步长电导增量的最大功率点跟踪优化算法,有效解决跟踪速度和跟踪精度的矛盾。阴影效应是造成光伏阵列输出效率低的重要原因之一,本文分析了阴影效应所造成的多峰现象,然后提出了基于自适应变步长电导增量法的间歇性全局扫描策略,通过仿真验证了该方法能够有效的避免由于阴影效应所造成的局部最优问题。(4)分布式光伏并网发电系统存在的一个重要安全性问题就是孤岛故障。本文分析了孤岛故障的成因,和存在检测盲区的原因,分析现存主要几种孤岛故障检测的不足,分别从主动式和被动式两个角度提出了自适应相位漂移孤岛检测法和基于集员滤波的孤岛检测法。前者通过移相的办法来间接地实现频率的漂移,尽可能地缩小初始扰动量,减小主动式孤岛检测对电能质量的影响；后者是在分析了电网实际电压波形的基础上提出的,通过准比例谐振叠加谐波补偿的算法,减少逆变器侧的谐波输出,从而突出电网侧的电压谐波,然后对公共耦合点处的电压进行采样建模,分离出各个阶次的谐波分量。最后设计集员滤波器过滤掉有界噪声,对谐波进行估计,再通过估计谐波的能量变化来确定孤岛故障。仿真验证了这两种方法的有效性,其中集员滤波法检测孤岛还做了与Kalman滤波检测孤岛的对比,体现出了新方法的优越性。