随着环境污染和能源危机的日益加重,清洁可再生的太阳能被广泛利用,光伏发电技术得到了快速发展。光伏并网逆变器从拓扑结构上分主要包括三大类:单级式、两级式和多级式,其中两级式结构易于实现前后级分别控制,是实际中应用最为广泛的电路结构。本项目选择单相两级式光伏并网逆变器为研究对象,前级主要研究复杂外部环境尤其是局部阴影遮挡下的全局最大功率点(MPPT)跟踪控制技术,提高能量利用率;后级主要针对弱电网环境,研究新型并网同步方法,实现光伏逆变器在弱电网下的可靠并网。光伏电池板是一种非线性组件,其输出电压、电流呈现出明显的非线性特征,若要最大化光伏发电系统的发电效率,需要使光伏电池运行于最大输出功率处。本文首先分析了光伏电池的工作原理,构建了部分遮阴情况的光伏阵列数学模型并分析其输出特性;进而建立了两级式光伏并网逆变器前级Boost电路控制方案,实现了基于两步法的多峰值MPPT控制分析。其次,介绍了基本粒子群算法的原理,分析了传统粒子群多峰值MPPT控制的实现方法及其存在的不足,在此基础上提出了改进的粒子群MPPT控制方法,提升PV系统对光伏阵列输出功率的寻优速度和动态性能,以便更好地适应复杂外部环境。在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,对前述三种MPPT控制方法进行了仿真验证和对比分析。然后,针对后级全桥逆变电路,本文介绍了弱电网下微分锁频环的基本思想以及工作原理,设计了滤波环节以及相位计算环节,并建立了锁频环的数学模型,证明其兼具一型系统与二型系统的特点。设计了微分锁频环的相关参数,使系统性能最优化。仿真验证了在不同电网电压运行条件下该锁频环相比于常用的同步参考坐标系锁相环的优势。最后设计并搭建了由Boost电路和全桥逆变电路构成的硬件电路实验平台,在实验平台上实现了设计的多峰值MPPT控制方法和锁频环同步方法,实验证明了改进的粒子群算法可以实现多峰值MPPT控制并具有较好的动态性能,所提出的微分锁频环要比传统锁频方法具有更好的动态响应性能。