伴随全球环境污染问题的不断加剧,太阳能等清洁可再生能源受到了越来越多的关注,光伏（Photovoltaic,PV）发电产业得到了快速发展。同时,由于具备高效率、高稳定性等优势,直流输电技术在新能源领域的应用正逐渐成为目前的研究热点。相较交流汇集而言,直流汇集线路损耗低,无多逆变器并联的稳定性问题,基于此,光伏直流升压汇集作为光伏电站的一种并网形式正逐渐成为未来的发展趋势。本文详细分析了各类高压大功率直流变压器的优劣性和适用场合,选择输入独立输出串联（Input-Independent Output-Series,IIOS）的级联结构作为光伏直流升压汇集系统的拓扑形式。首先,通过比较几类隔离型DC/DC变换器的特点和电压调节范围,选择隔离型升压全桥变换器（Isolated Boost Full Bridge Converter,IBFBC）作为光伏阵列接入汇集系统的子变换器单元。介绍了IBFBC的工作原理及小信号模型搭建,并通过仿真验证了基于扰动观察法的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）控制策略在IBFBC上运行的有效性。其次,针对由光照不均引起的IIOS型光伏直流升压汇集系统功率失配问题,详细分析了功率失配导致各子变换器输出侧电压不均衡的原因,针对该问题提出了一种附加双路径功率均衡单元（Dual-Path Power Balancing Unit,DPBU）的IIOS型直流汇集系统。DPBU可以实现汇集系统中各子变换器间功率的相互传递,进而有效实现各子变换器MPPT控制和输出侧均压控制的解耦。详细分析了DPBU两个均衡路径的工作原理,完成了DPBU的主电路参数设计及控制策略分析,并将DPBU和现有解决方案对比,DPBU在实现各子变换器输出侧均压的前提下,所需开关器件数量更少,同时流经DPBU中电感和开关器件的电流有效值也有所降低。通过仿真和实验验证了DPBU的引入可以有效实现IIOS型汇集系统输出侧均压。最后,在DPBU实现汇集系统中各子变换器单元功率相互传递的基础上,提出了一种含储能单元的IIOS型光伏直流升压汇集系统的设计方案。采用双有源桥（Dual Active Bridge,DAB）作为储能电池接入汇集系统的子变换器单元,介绍了单移相调制时DAB的工作原理,详细分析了汇集系统中储能单元的定功率模式及定输出侧电压模式的控制策略。通过仿真和实验验证了所提含储能单元的光伏直流升压汇集系统及其控制策略的有效性,同时汇集系统中光伏单元、储能单元和功率均衡单元的控制目标独立解耦。