分布式发电作为集中式发电的有效补充,是可再生能源开发利用的重要途径,是缓解全球能源危机、提高能源可持续发展能力的重要举措。而逆变器作为分布式发电的关键接口,既能并网工作向配电网馈送电能,又能孤岛独立运行向本地负荷供电,是分布式发电系统的重要组成部分,是“绿色电能变换”的核心环节。本文以模块化LCL型光伏逆变器为研究对象,研究其在不同工况下的并网控制及多台并联关键技术,为提高分布式发电系统的可靠、安全稳定、高效高质运行提供了重要的理论及实践指导,对推动我国可再生能源能源分布式发电和主动配电网的发展有着重大意义。本文在国家自然科学基金重点项目“微电网多逆变器并联及电能质量控制方法研究”(51237003)、中欧国际合作项目“微网及微网配电系统的电能质量分析与控制”(2010DFA61640)资助下,对LCL型逆变器并网功率与阻尼控制、弱电网下鲁棒有源阻尼控制、数字控制下延时补偿及微电网孤岛运行下多台LCL型逆变功率精确分配和环流抑制方法进行研究,主要工作和创新点体现在:(1)针对分布于电网末梢的单相LCL型并网发电系统,提出一种新型二自由度单电流反馈的功率与有源阻尼控制策略,使系统在向电网与本地负载提供高品质的有功电能的同时,并具备一定的无功补偿、谐振抑制与抗电网频率波动功能。该策略仅需对并网电流与并网电压进行采样,无需额外的电压/电流传感器,从而降低了硬件成本,并提高了系统可靠性能。针对电网频率的波动不利于并网电流的稳态性能,提出了一种同步旋转准比例积分控制器,提高了控制系统对电网频率波动的适应性和鲁棒性。针对LCL滤波器存在谐振尖峰容易导致并网逆变器系统不稳定的问题,采用了一种并网电流反馈有源阻尼方法,并从负反馈和虚拟阻抗的角度深入分析了其本质。针对所提控制策略中参数需要反复试凑的不足,通过对电网频率扰动范围、并网电流稳定误差及稳定裕度的分析,提出新型二自由度单电流控制参数的优化设计方法,推导出满足设计要求的新型二自由度单电流控制参数的取值区域,选取合适的闭环参数,提高了LCL型并网逆变器的稳态与动态性能。所搭建的2k W单相LCL型光伏并网发电实验平台验证了所提方法的有效性。(2)针对弱电网下电网阻抗的宽范围变化极易造成LCL型并网逆变器工作不稳定的鲁棒性问题,本文探讨了并网电流反馈有源阻尼的虚拟阻抗模型,揭示了该有源阻尼方法下虚拟电阻的正负分界频率介于1/6与1/3倍系统开关频率间是导致弱电网下系统鲁棒性差的根本原因,并提出了一种鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制方法,使得该虚拟电阻在实际谐振频率处一直呈现正阻特性。该方法解决了弱电网下LCL型并网逆变器的实际谐振频率穿越该分界频率的稳定性问题,提高了对电网阻抗的鲁棒性和系统的稳定性。所搭建的50k W三相LCL型光伏并网发电实验平台验证了所提方法的有效性。(3)针对控制延时不利于并网逆变器稳定性和控制性能的问题,本文阐述了数字控制下控制延时产生的机理,研究了不同控制延时对系统环路增益和控制性能的影响,提出一种改善LCL型逆变器控制性能的三模式两装载实时PWM控制策略。该策略不仅解除了PWM控制中最大占空比受限的情况,更具有优越的正负半周过渡性能,且完全消除了并网电流环与有源阻尼环一拍滞后的计算延时,从而大大提高了并网电流的电能质量,增强了并网逆变器的稳定性和动态性。此外,该方法还允许0.5倍开关周期的采样与占空比计算时间,且具备优越的正负半周过渡性能,可适用于较高开关频率的单相/三相并网发电系统,相较于已有的实时PWM控制策略更易于在工程上应用。(4)为改善微电网孤岛运行下多LCL型逆变器并联系统的电能质量,实现高精度的功率分配和环流抑制,在分析多LCL型逆变器并联功率分配机理上,提出了一种低延时鲁棒功率下垂多环控制方法,包括引入虚拟复阻抗的网侧电感输出电压电流双闭环控制和低延时鲁棒功率下垂控制。通过重新设计等效输出阻抗呈阻性,将下垂控制器中有功/无功功率进行解耦,同时削弱了网侧滤波电感对母线电压的不利影响。通过对有功功率控制构造积分器1/s,设计Q-f/P-U′鲁棒下垂控制器及U′恢复机理,提高了逆变器输出功率对等效输出阻抗和线路阻抗的鲁棒性,解除了线路阻抗与功率制衡关系,实现了负荷功率按额定容量比精确分配。另外,所提的低延时快速功率计算方法降低了功率计算引入的控制延时,提高了系统的动态性。