随着工业化进程快速发展以及对环境问题的高度共识，促进了太阳能资源的开发利用。光伏并网发电系统作为光伏发电的主要形式受到越来越多的关注。本文以光伏并网发电系统为研究对象，对光伏阵列模型建立、光照不均匀引起的阴影问题、最大功率点跟踪算法、并网电流相位控制算法以及孤岛保护方法等方面进行了研究。　　首先，在光伏电池(管)理模型研究的基础上建立了光伏电池及光伏电池阵列的工程仿真模型，在此基础上分析了光伏电池的物理特性、串并联特性、以及光照不均匀条件下的工作特性，并通过仿真验证了模型的正确性，为实现光伏电池外特性研究、光伏发电系统的仿真、指导最大功率点跟踪算法等理论研究和系统设计提供了基础保证。　　其次，在对光伏电池特性的分析以及传统最大功率点跟踪算法研究基础上，分析了数字采样中的量化误差对常用最大功率点跟踪算法的影响，给出了单级式光伏并网发电系统在功率控制条件下的动、静态数学模型，采用相图分析法分析了光伏阵列电压的运动轨迹，为单级式并网逆变器的最大功率点跟踪算法的设计提供了依据。针对单级式光伏发电系统最大功率点跟踪问题，提出了一种新型扰动观察法，该方法通过调节并网功率实现直流母线电压的控制，并且以直流母线电压为扰动基准实时跟踪光伏阵列的最大功率点电压，该方法成功解决了单级式并网逆变器易发生直流母线电压崩溃等现象，并且改善了采样量化误差对算法的影响。根据对光伏阵列输出电压运动轨迹的分析，提出了一种基于功率步进的最大功率点跟踪算法。通过仿真与实验，分别验证了上述两种最大功率点跟踪算法的有效性与正确性。　　第三，对光伏阵列受到不均匀光照条件下的各种光伏发电系统结构的工作性能进行了详细分析，在此基础上，深入研究了直流母线电能回馈型与串联型DC module两种光伏发电系统结构，旨在解决阴影对光伏发电系统效能的影响。　　第四，详细论述了以三角变换技术为基础的鉴相方法，并利用正弦基波分量周期重复的特点，采用等间隔采样数据滑动窗口移动存储技术，获得相对于原始输入的正交信号，从而构造稳态的瞬时有功功率和瞬时无功功率，在此基础上提出了一种适用于单相并网系统的基于前馈网络与反馈矫正网络的新型数字锁相环，并通过各种电压畸变条件下的仿真及模拟实验和实际的光伏并网发电系统实验，验证了该方法具有良好的动静态性能。另外，还将该方法引伸至三相相位控制系统进行研究，通过仿真与实验验证了该方法的普遍适用性。　　最后，针对已有孤岛保护方法的不足，分析了不同电流扰动信号对孤岛检测能力的影响，提出了基于偶次电流谐波扰动的孤岛保护方法。该方法结合过零点频率检测法，将偶次电流谐波扰动的正反馈引入到孤岛检测与保护中。并网逆变器的输出电流参考信号受到微弱扰动信号的影响，孤岛发生时，形成正反馈回路的扰动信号的累积使输出电流频率偏离限定阈值，从而实现孤岛保护。该方法具有便于实现、对电网污染小、检测速度快及适合多机系统并联运行等优点。