目前利用太阳能的主要形式还是依赖于光伏发电,因此,对于光伏发电技术的效率加强和提高整体电能质量一直以来都会是该技术领域的热点与难点,但是改进光伏并网拓扑结构也是解决该领域研究难点的的有效方法之一。考虑模块化多电平变换器(MMC)特点:呈现模块化的拓扑结构、易扩展、方便冗余、交流输出整体谐波含量比重低、低频率的开关能力等优势,结合当前大规模光伏发电的需求,经过各国学者十多年的研究,MMC在柔性直流送电方向以及新能源利用等相关方向已经取得了不错的进展。为此,本文把模块化多电平拓扑的分布类型结构和扩展特点与分布类型能源的应用结合在一起形成独特优势,设计了三种基于模块化多电平变换器的光伏并网结构以便适用于大功率、高电压光伏并网场合。首先本文剖析模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)的构造和数学模型,分析不可缺少的光伏模块内部构造部分,将光伏阵列电路部分与MMC的输出结合特性结合起来,把两者的工作特性结合后生成基于MMC的光伏发电系统结构,并根据其结构设计一种桥臂功率控制器。根据设计需要,在多种调制策略中,根据分析依据,最后选择符合MMC逆变输出特性的载波移相法。第二,首先分析了具有子模块保护能力的单级MMC光伏并网系统,特别是改进子模块的运行机制。其次,介绍了基于MPPT(最大功率点跟踪)技术的双闭环控制策略、光伏并网控制策略以及MMC换流器的调制方式。最后,利用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件构建一个输出为9电平的单级MMC光伏并网模型,验证该系统的有效性。第三,参照光伏逆变中的最大功率点跟踪(MPPT)环节和模块化多电平变换器(MMC)结构的优点、控制方法,设计一种连接光伏的两级并网结构,且其能够针对单一 MMC子模块达到控制,结合分析各环节控制,PSCAD/EMTDC构建一个基于MMC的光伏电源分布连接的两级发电模型,通过把桥臂功率控制环节的输出波形与未添加的输出波形形成对比,说明本文设计桥臂功率控制环节的必要性。第四,首先介绍了基于模块化多电平变换器的分布类型单级光伏并网结构和运行理论部分,其次结合对所提的拓扑运行机理分析,搭建相应的控制结构,主要包括三环节:MPPT跟踪环节、子模块电容电压微调稳压环节和电流解耦并网环节。最后通过对比添加桥臂功率控制环节的谐波畸变率与未添加的输出谐波畸变率来验证控制的优越性。