由于世界能源危机的日益严重和全球环境的不断恶化,大规模开发清洁可再生能源成为当前能源战略的主要方向。太阳能作为当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一,得到了各界的广泛关注。在太阳能的利用中,光伏发电并网又是其主要发展方向之一。由于光伏产业界目前还没有统一的标准,又因为功率等级及应用场合的不同,使各种拓扑结构的光伏并网变流器都得以尝试使用。本文就是在此背景下,对当前使用的各类光伏并网变流器的拓扑结构和控制方法进行比较,并结合光伏并网系统实际应用中暴露的主要缺陷,从适应光伏阵列输出特性和提高系统整体的可靠性两方面入手,提出Z-source变换器结合PWM整流器的拓扑结构。文章首先介绍了光伏并网系统中并网变流器的三种隔离回路方式,及应用于小功率和中大功率场合的不同主电路拓扑结构及控制策略,比较其优缺点,提出了Z-source变换器结合PWM整流组成的光伏发电系统。这种拓扑结构可以减小系统中电解电容的体积容量,并解决由太阳能电池板输出电压大范围变化所带来一系列问题,同时可以在一定程度上改善系统的可靠性问题。其次,文中分析介绍了Z-source变换器的工作原理,对比了三种升压控制的实现方式和性能差异,并简述了逆变器的三种SPWM电流控制策略及其优缺点。最后,结合整体系统需要,将Z-source变换器的升压控制与PWM整流器的并网控制融合,提出完成逆变并网功能和最大功率点跟踪的控制思想。根据上述分析和研究,选定整体光伏系统的硬件结构和控制方案。详细阐述了系统硬件部分的设计计算,提供了系统主电路结构、参数计算、元件选型和控制电路的设计的详细说明,并完成了主电路硬件的制作。根据空间状态方程法对光伏发电系统进行仿真建模,仿真模型包括主电路拓扑及各控制子模块,文中简要说明各控制模块的功能,给出仿真结果并进行分析。验证该系统可以较好的实现本文提出的控制方案所应完成的各项功能,系统工作稳定可靠,性能良好。