化石燃料的不足以及近些年显现出的气候和环境变化使得我们必须逐步改变能源消费结构,大力开发可再生能源,在能源供应领域走可持续发展道路。太阳能作为新能源的一种主要形式,在全球范围内正向规模化和大型化发展。在我国,若干兆瓦级并网光伏电站相继在青海、甘肃、宁夏等地开工或运行,我国为大型并网光伏电站制定了相应的并网规定,但国内目前的大型光伏电站仍以工程示范为主,主要为光伏商业化积累经验。而国外已建成10MW及以上大型光伏电站100余座,相关光伏发电并网标准及其检测标准已形成较为完整的体系。本文依托于国家“863”高技术基金项目《大型光伏电站并网关键技术研究》[2011AA05A301]及湖南省研究生科研创新项目《大型光伏电站谐波特性分析及谐振抑制》[CX2014B130],开展了大型光伏电站建模、光伏电站电能质量特性分析、电能质量控制技术等方面的研究工作,以期为我国大规模光伏电源接入电网提供理论基础和技术支撑,为推进大型地面型光伏电站的实用化进程提供有益的参考。研究内容主要包括四个方面:大型光伏电站的动态建模、与电网的谐波交互影响分析、谐波治理装置以及并联谐振抑制策略等四部分。(1)提出了大型光伏电站的动态数学建模方法,揭示了大型光伏电站输出谐波的特殊性。为分析光伏电站谐波产生机理,精确估算不同工况下光伏电站谐波输出,提出了光伏电站动态谐波域建模方法。将死区效应、调制环节及损耗等非理想因素考虑到逆变器的建模中,构建出逆变器等效非理想模型。根据大型光伏电站拓扑结构的特点,推导出1 MW发电单元戴维宁等效电路,建立了逼近实际并网系统的阻抗网络模型。以上各部分共同构成了光伏电站谐波域数学模型。利用提出的模型,分析了光伏电站谐波输出与辐照度及电池温度的关系。通过实测数据与计算数据的对比证明了该模型可以精确复现大型光伏电站在任意辐照度及温度工况下的基波及谐波输出特性。该数学模型是分析并网光伏电站运行特性的有效手段,可以为评估电网接纳光伏的能力以及大型光伏电站电能质量治理装备研制等课题的开展提供理论支撑。(2)构建了大型光伏电站输电及配电系统的数学模型,揭示了光伏电站与电网谐波交互影响的机理。基于示范电站配电及输电系统的拓扑结构,构建其数学模型,包括计及分布电容的高压输电系统、线路送端、受端负荷以及站内无功补偿装置等。分别定义了谐波电压放大系数及谐波电流放大系数,定性定量地分析了两个系数与线路类型、线路距离、谐波类型及次数的关系。对谐波放大系数的定量分析表明:对于谐波电压的串联谐振,仅出现一条谐振带,即固定距离的输电线路对不同频率谐波电压只产生一次谐振。对于谐波电流的并联谐振,出现两条谐振带,即同一距离的输电线路可能对不同频率的谐波电流产生两次或以上的谐振,这无疑加大了电站谐波电流的谐振机率。(3)提出适用于大型光伏电站的谐波治理装置,实现光伏电站的谐波抑制。针对大型光伏电站的谐波特性,立足于工程应用,提出采用注入式混合有源电力滤波器(IHAPF,Hybrid Active Power Filter with Injection circuit)对光伏电站输出的谐波电流进行治理。IHAPF采用了分压电抗与单调谐无源支路串联构成注入支路,相比于传统混合型有源滤波器更具有工程应用优势。整个系统的补偿效率、经济性及安全可靠性取决于参数设计的优劣,重点考虑了谐波注入比、分压电抗器基波分压及谐波分压等三个重要因素,对注入支路参数进行优化取值。利用第二章提出的光伏电站数学模型模拟光伏电站谐波源,基于PSIM对IHAPF系统进行仿真分析,并开发了实验样机。仿真及实验结果较好的验证了IHAPF可应用于大型光伏电站,谐波治理效果较好。(4)提出了基于IHAPF的并联谐振抑制策略,可以有效抑制光伏电站谐波电流在输电演化过程中产生的并联谐振。光伏电站谐波电流在输配电系统的传输过程中,易产生并联谐振放大,加剧系统的电能质量恶化。首先以低压并联型有源滤波器为物理模型,研究并联谐振抑制策略的工作机理,Matlab计算结果验证了理论可行性。针对高压IHAPF,提出了谐波电流并联谐振抑制策略。通过多组仿真,定量地分析谐振放大倍数,对控制系数进行了优化取值。仿真及实验结果表明采用该控制策略时,IHAPF系统可改善输配电系统对电站谐波电流的谐振现象。本文以大型集中式地面型光伏电站的高速发展为背景,以大型光伏电站及输配电系统的数学建模为基础,揭示了光伏电站谐波输出的特殊性以及与电网谐波交互影响的机理,进而提出了谐波治理装置及谐振抑制策略。论文形成了较为完善的大型光伏电站电能质量分析与补偿控制技术方案,论文的建模方法、工程设计思路以及控制策略等可以为大规模新能源并网特性研究、评估电网接纳新能源的能力以及其它高效电能质量控制系统的研制等课题提供一定的理论借鉴意义。