随着社会的高速发展,人类对能源的需求在不断增加,常规的不可再生资源也越来越紧缺。为了解决能源短缺与环境污染问题,人们开始把目光投向取之不尽且无污染的太阳能。光伏发电是目前利用太阳能使用最多的发电技术,在局部阴影条件下光伏电站并网优化一直是该技术领域的一个研究热点与难点,而对光伏并网系统的拓扑结构进行优化是解决这一问题的有效途径之一。本文结合模块化多电平拓扑结构在分布式能源发电中的独特优势,对一种基于模块化多电平的光伏并网拓扑结构以及其控制策略进行优化改进。首先,分析了光伏电池的物理模型及其输出特性模型,在此基础上推导出光伏阵列的数学模型,分析在局部阴影条件下光伏阵列功率失配的原因。然后介绍双极式发电系统的拓扑结构,分析了BOOST电路的工作原理。介绍了模块化多电平变流器(modular mutilevel converter,MMC)的基本结构和运行机理,并结合了两者的工作特性,对基于MMC的光伏发电系统结构进行了优化设计,同时分析了该系统的基本运行原理。其次,对本文所改进的光伏并网系统的启停过程进行分析,设计了系统的启停控制流程和相应的控制器;对光伏阵列最大功率点跟踪的原理进行分析,结合对所提拓扑运行特性的分析,为其设计了相应的最大功率点跟踪控制策略,可实现各个光伏组件的最大功率点电压捕获;分析了系统的并网过程,设计了并网控制器,实现光伏发电系统并网的稳定运行。最后,根据改进的拓扑结构及针对该系统所设计的控制策略,用MATLAB/Simulink软件进行仿真实验。根据仿真结果得出结论,所改进的光伏并网系统拓扑结构在局部阴影条件下能够稳定运行。而且相对于常规集中式并网结构,本系统还具有太阳能的利用率高、谐波含量低等优点。