级联H桥光伏逆变器可实现各光伏组件的独立最大功率点跟踪控制,且其效率高、模块化易扩展,因而成为近年来光伏发电领域的研究热点。然而,受光照强度、温度等环境因素影响,级联H桥光伏逆变器的三相光伏功率可能不一致,导致三相并网电流不对称,从而降低了电流质量。另一方面,负载突变等原因会造成电网频率变化,但常规的级联H桥光伏逆变器不具备电网频率支撑能力,从而降低了电网稳定性。现有带储能单元的光伏虚拟同步机技术可使得光伏逆变器具备电网频率支撑能力,但储能单元体积大、成本高,使得系统改造困难。针对级联H桥光伏逆变器的三相功率不平衡问题,本文提出了一种零序分量注入法,扩大三相功率不平衡条件下逆变器的稳定运行范围,同时降低H桥模块的直流侧电压波动量。针对现有无储能单元的光伏发电系统缺乏电网频率支撑能力的问题,提出了基于有功备用的级联H桥光伏逆变器虚拟同步控制方法,无需增设储能单元,仅通过改变控制算法使得逆变器模拟同步电机的惯性和阻尼特性,具备一定的电网频率支撑能力。论文主要研究工作和创新如下:1)针对电网背景谐波引起的并网电流畸变问题,分析了级联H桥光伏逆变器的并网控制方法,在此基础上提出了基于低通滤波器的电流谐波抑制方法和基于递归离散傅里叶变换的电流谐波抑制方法,保证逆变器在电网背景谐波工况下仍然具有较好的电流质量。2)针对级联H桥光伏逆变器的三相功率不平衡引起的三相并网电流不对称问题,分析了现有的零序分量注入法及其不足,在其基础上提出一种改进的零序分量注入方法,包含基频零序分量和三次谐波分量,在扩大三相功率不平衡条件下逆变器的稳定运行范围的同时,有效降低了H桥模块直流侧电压波动量。3)针对现有无储能单元级联H桥光伏逆变器缺乏电网支撑能力的问题,研究了有功备用式光伏虚拟同步机的运行机制,提出整体备用式和模块备用式的级联H桥光伏逆变器的虚拟同步控制方法,使其在无储能条件下仍具备一定的电网频率支撑能力。4)搭建了级联H桥光伏逆变器的实验平台,分别验证了所提出的电流谐波抑制策略、相间功率均衡控制策略以及基于有功备用的虚拟同步控制策略的有效性和可行性。