本文以并网光伏发电系统为研究对象,在给出了所提出光伏发电系统总体结构的基础上,对光伏发电系统进行了数学模型建立和稳定性能分析,并对光伏发电系统的孤岛现象检测方法和最大功率点跟踪(Maximal Power Point Tracking,MPPT)控制进行了深入研究。论文的研究内容主要包括以下几个方面:分析了光伏电池在不同日照量和表面温度情况下的特性,建立了线性化数学模型。对具有线性化光伏电池模型的三种光伏变换系统(Buck降压型、Boost升压型和Tri-state Boost型)进行了数学模型建立,并在频域内不同工作点处,系统分析和比较了这三种功率变换器对光伏电池输出电压稳定性的影响。针对传统Boost变换器在光伏电池的宽电压输出范围内,难以维持稳定输出的特性,提出采用Tri-state Boost变换器代替传统Boost变换器,以改善光伏发电系统的稳定性,拓宽光伏电池稳定输出电压的范围。在分析孤岛现象产生原因和危害,以及传统孤岛现象检测方法优缺点的基础上,提出了基于自动式相位移的孤岛检测方法,该种方法只需改变输出电流的初相角而无需改变其频率即可检测出电网是否出现故障,而且增加了频率变化方向和相位平衡点的判断程序。与传统孤岛检测方法相比,这种方法解决了一旦进入相位平衡点则无法跳出而导致检测失败的问题,提高了电网故障检测的准确性。在总结了光伏发电系统常规最大功率跟踪控制方法优缺点的基础上,提出了两种基于单变量电流法的最大功率跟踪控制方法,即单变量电流扰动跟踪法和单变量二次曲线极值跟踪法,它们只需要检测出太阳能光伏板的输出电流一个变量即可,大大简化了最大功率跟踪的控制过程,并且对占空比的边界范围进行了限定,这种粗调和微调相结合的控制方式可以加快跟踪速度,减少因环境变化造成的功率损失,大大改善了传统扰动法中扰动量在最大功率点附近左右震荡的问题。通过仿真和实验研究分别对单变量电流扰动跟踪法和单变量二次曲线极值跟踪法的正确性和可行性进行了验证。光伏发电最大功率跟踪控制系统的实验平台是以FPGA芯片为控制核心,采用NICompactRIO模块,通过LabView进行编程,分别在日照量发生变化和相对稳定的环境条件下进行了实验研究和验证。