随着可再生能源的不断开发与利用,分布式发电技术得到了越来越广泛的重视。特别地,在许多大电网抵达不到的海岛和边远贫困地区,分布式离网发电系统发挥着巨大作用,显得尤为重要。因此,保证离网发电系统的稳定运行,提高发电系统的输出电能质量成为当下研究热点。本文针对多变流器离网发电系统,将从以下四个方面展开研究:(1)围绕单相逆变器的控制、建模与参数设计展开研究。针对单相逆变器的稳态误差与谐振问题,本文首先利用同步旋转坐标系下的PI控制器设计基于混合坐标系的电压电流双闭环控制策略,在考虑系统控制延时的基础上,建立基于该控制策略的单相逆变器的传递函数模型。接着本文针对该控制结构的单相逆变器,提出一种优化控制参数设计方法,在考虑控制延时的情况下,通过数学计算得到控制参数与系统相位和幅值穿越频率的关系式,然后通过选取合理的相位裕度(phase margin,PM)和幅值裕度(gain margin,GM),得到符合要求的系统相位和幅值穿越频率的值域,继而确定系统控制参数的取值范围,最终得到兼顾发电系统动态响应性能和稳态性能的优化控制参数。最后在PLECS仿真软件中搭建仿真平台,验证本章设计的基于混合坐标系的电压电流双闭环控制策略和提出的优化控制参数设计方法的有效性,为多变流器离网发电系统的研究奠定基础。(2)围绕多变流器离网发电系统的协调控制策略展开研究。针对多变流器离网发电系统的电压频率幅值维持问题和逆变器功率精确均分问题,建立基于高通滤波器的改进下垂控制,分析该控制策略与传统分层控制策略的等效性,在维持系统的电压频率和幅值的同时减小通信量以提高发电系统的动态响应能力。针对线路阻抗不一致时多变流器离网发电系统难以实现精确的无功均分问题,建立基于平均功率电压补偿(average power voltage compensation,APVC)的无功均分控制策略,研究平均算法的不同拓扑和不同权重下的响应能力,找出算法的最快响应方案。接着,结合基于混合坐标系的电压电流双环控制,本文提出基于“APVC+高通滤波器”的电能质量协调优化控制策略,在复杂工况下维持发电系统的电压频率和幅值,保证发电系统输出功率的精确分配。最后,利用PLECS对控制策略在负载跳变、逆变器突然切除、逆变器线路阻抗不一致和直流母线电压不一致等工况下进行仿真验证,证明提出的电能质量协调优化控制策略的有效性。(3)围绕多变流器离网发电系统的谐波抑制与模型建立展开研究。针对发电系统的谐波问题,提出基于滑动平均滤波器锁相环的改进谐波抑制策略,该策略利用并网系统中常用的锁相环技术,提取非线性负载下的基波分量,进而得到输出电压中除基波分量以外的其余谐波分量之和并补偿入发电系统逆变器的调制信号,实现带非线性负载的谐波抑制。同时,本文基于提出的电能质量协调优化控制策略,对单相离网发电系统进行了详细的建模,利用小信号分析方法,建立了包括平均功率电压补偿无功均分控制策略、基于高通滤波器的改进下垂控制、基于混合坐标系的电压电流双环控制和发电系统主电路的状态空间方程,得到其状态空间模型。最后,在PLECS仿真软件中搭建仿真模型,在非线性负载和负载跳变工况下对提出的改进谐波抑制策略的有效性进行验证。(4)围绕本文提出的优化控制参数设计方法和电能质量协调优化控制策略,搭建单台单相逆变器实验平台,在负载跳变、逆变器开启和非线性负载工况下分别进行实验,同时改变系统的控制参数,验证本文提出的优化控制参数设计方法的有效性;进一步搭建由两台逆变器并联组成的离网发电系统实验平台,在负载跳变和逆变器切除工况下验证本文提出的电能质量协调优化控制策略的有效性,同时改变相关控制参数,验证了参数选取的有效性。