近年,在光伏发电系统中出现了一种伴有超高温特征的新型热斑现象。这种热斑现象不仅会在短时间内造成发电组件老化加速等不可逆的损害,严重时还会引发火灾。经过诊断发现,这种热斑往往出现在被阴影覆盖且含有结晶缺陷的发电组件中。在已知的所有结晶缺陷中,特别是含有裂纹、PN结接触以及电池边缘接触等缺陷的区域在外部阴影遮盖下,会呈现欧姆反向特性。从电气特性来看,在含有上述结晶缺陷的区域存在更利于电流流通的等效路径,即存在等效低电阻。因此,为了确保光伏发电系统的安全运行,本研究主要以低电阻结晶缺陷热斑的在线诊断与抑制为主要目标,以便及时地排除热斑现象。首先,为了理解低电阻结晶缺陷热斑的形成机理,本研究通过建立含有结晶缺陷单元的等效模型,并借助不同单元PN结的反向特性曲线说明了由低电阻结晶缺陷引起的等效低电阻在阴影条件下的分流作用。此外,通过光伏组件串的等效电路图,详细地分析了在传统最大功率跟踪算法P&O的控制下,发电系统的三种工作模式(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)以及在发电过程中热斑的形成条件。并利用仿真实验模拟了在不同外部阴影条件下所产生的热斑发热功率分布特性。其次,从仿真结果可知,在阴影条件下,发热功率分布特性曲线上存在发热功率始终为0的工作区域,即为安全区域。通过将发电系统的工作区域从最大功率点附近移动至安全区域,即可确保在发热功率为0的前提下,发电系统仍维持在发电状态(全阴影除外)。特别地,在模式Ⅰ与Ⅱ的交界处的动作电压被称为最优安全动作电压。因为系统工作在此电压值时,既可以抑制发热功率的同时,又可以使得发电功率维持在最大值。另一方面,为了在线诊断低电阻结晶缺陷热斑,本研究提出了一种基于瞬时扫描与P&O法的混合算法。在P&O算法中加入瞬时扫描后,根据低电阻结晶缺陷在系统工作模式Ⅱ中的欧姆反向特性,可以准确地诊断出该类热斑。此外,根据可能出现的阴影条件,分别设计了对应无阴影、正常单元上出现阴影以及结晶缺陷单元上出现阴影这三种情况下的控制模式。然后,通过实验验证了混合算法用于在线热斑诊断及抑制的可行性,并通过热成像验证了该方法的有效性。从实验结果可知,在混合算法的控制下,即使含有结晶缺陷的组件在阴影覆盖下,光伏发电系统也能够在安全状态下运行。然而,混合算法只能运用于诊断串联连接的组件串中是否存在热斑。虽然在组件串中发生低电阻结晶缺陷热斑时,该方法可以有效地诊断、并抑制热斑,但是并不能够定位具体发生热斑的组件。而且,对组件串系统整体进行热斑抑制会引起较大的功率损失。作为拓展,本研究又提出了一种基于级联DC-DC变换器结构的分布式控制系统及其控制方法。类似地,通过实验验证了在分布式系统中,只需对每一块组件进行瞬时扫描,便可以快速地定位有结晶缺陷的组件。同时,基于组件的热斑抑制也可以较大程度地降低功率损失。最后,对本研究工作作出总结。本研究提出的两种控制方法均可以有效地在线诊断及抑制低电阻结晶缺陷热斑。其中,基于混合算法的方法不需要增加外部设备便可以诊断组件串中有无热斑。分布式控制方法则可视为前者的拓展,不需要改变原有的最大功率控制系统,通过安装电力电子装置,可以进一步快速地定位结晶缺陷组件。另外,在实际运用中,需要综合考虑用户的要求、成本、效率等因素对这两种方法的适用场合进行取舍。