化石能源快速消耗致使能源危机和环境污染加剧,可再生能源引起了世界各国的重视。作为可再生能源的太阳能具有用之不尽、分布广泛、无污染等优点已成为世界各国竞相开发利用的焦点,其中分布式光伏发电是太阳能的主要利用方式之一。微逆变器因其体积小、发电量多、安装灵活方便、低成本、易扩展和热插拔等优点,逐渐应用于分布式光伏发电。然而,在光伏微逆变器中,光伏组件输出恒定功率,而传输到网侧的功率却含有二倍频扰动,输入输出功率不平衡,致使光伏微逆变器中存在二次脉动功率,从而导致光伏发电系统效率下降和光伏微逆变器输出电流质量降低。传统解决光伏微逆变器中二倍频功率扰动的方法是在中间母线上并联大容值的电解电容,但大电解电容使用寿命较短且体积偏大,使整个光伏微逆变器的使用寿命降低、体积变大,因此研究替代大电解电容,延长光伏微逆变器使用寿命具有重要的意义。本文研究设计了一种基于双向对称式四开关功率耦合电路的光伏微逆变器,该光伏微逆变器系统由boost电路、全桥逆变器和双向对称式四开关功率耦合电路组成,功率耦合电路并联在全桥逆变器输出端,以缓冲传统光伏微逆变器中的二次脉动功率,替代电解电容。分析了功率耦合电路的四种不同工作模式,主控开关均采用脉冲能量调制(Pulse Energy Modulation,PEM)信号控制。推导了一个开关周期内不同工作模式下的PEM信号占空比以及耦合电感电流给定值的表达式,用以得到相应的PEM信号脉冲,同时建立了boost电路的小信号模型,设计了boost电路电流闭环控制框图以及全桥逆变器电流内环和电压外环控制框图。利用Matlab/Simulink R2014a仿真软件对所设计的基于双向对称式四开关功率耦合电路的光伏微逆变器进行了仿真研究,同时对boost电路、全桥逆变器以及双向对称式四开关功率耦合电路进行硬件设计,并以TMS320F28335为主控芯片创建了基于双向对称式四开关功率耦合电路的光伏微逆变器实验平台,仿真和实验结果表明,该功率耦合电路有效地抑制了光伏微逆变器中的二次纹波,大大降低了母线电容容值,避免使用短寿命的大电解电容,提高了光伏微逆变器的使用寿命和可靠性。