随着世界经济对能源需求的日益增长,太阳能作为一种可再生能源,在全球范围内受到了广泛关注。光伏发电是太阳能利用的一种重要形式,逆变器作为光伏并网发电系统的核心组件,如何降低成本,提高逆变器效率,提升系统的安全性和适应性,都有着极其重要的意义。逆变器选取的拓扑结构与逆变器的多项性能密切相关,是影响光伏并网系统性能的重要因素。因此合理选取设计逆变器的拓扑结构,能够在使用复杂的控制策略之前有效的优化多项性能指标。非隔离型光伏逆变器因为具有效率高、体积小、成本低、结构简单等特点得到了快速发展,但由于缺少了变压器的隔离会产生共模电流,为了解决非隔离光伏并网逆变器带来共模电流问题,本文确定了单相光伏逆变器的拓扑设计与共模电流抑制技术的研究课题,主要内容包括:对光伏逆变器的分类及多电平逆变器的研究现状进行了文献回顾。介绍了非隔离单相光伏逆变系统中共模电流的成因及危害。详细分析推导了共模回路的等效模型及共模电压表达式。根据两相滤波电感的匹配性,分类总结了现有研究中为抑制共模电流提出的典型拓扑结构及其工作原理。对比分析了不同类型逆变器的功率损耗、效率、抑制共模电流的能力以及优缺点,确定了本文的重点研究拓扑:ANPC三电平半桥单相光伏逆变器拓扑。基于电荷搬移辅助回路提出了一种适应400 V输入电压等级的单相无共模电流光伏并网逆变器。所提逆变器利用自身闲置的开关器件构造电荷搬移辅助回路实现电荷搬移。详细分析了所提逆变器的设计思路、调制方式、工作原理及多项性能。与全桥型拓扑中应用较为广泛的H5逆变器在开关应力、开关损耗、导通损耗以及抑制共模电流能力等方面进行了详细的对比分析。并对新型逆变器按照间接转移变直接转移的方法进行了结构简化。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和有效性。基于电荷搬移辅助回路的单相无共模电流光伏并网逆变器通过对称性的拓展辅助回路,可拓展为具有直流母线电容电压平衡能力的无共模电流逆变器,且能适应800 V电压等级的输入电压。简化后的逆变器通过对称性的拓展整个电路也实现了此功能。详细给出了两种逆变器的调制方法和工作过程。针对拓展后具有直流母线电容电压平衡能力的单相无共模电流逆变器进行了仿真和实验验证。最后阐述了两种拓展型逆变器的其他场合应用。