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光伏并网发电使太阳能的大规模利用成为可能，面对发电成本较高，提高系统效率一直是研究的热点。局部阴影和光伏阵列之间不匹配是影响光伏发电效率和稳定性的关键因素，为适应光伏发电系统高性能和高效率的要求，光伏并网系统的拓扑结构不断得到优化，逐渐从集中型向串级型、从单级向多级发展。近年来，一些学者提出把级联型逆变器用于大容量光伏并网中，是由于级联型并网逆变器除了具有输出电压幅值高，输出谐波小，开关频率低，输出滤波器体积小、易于模块化设计等优点，可以无变压器地接入高压电网，减小了系统的体积和成本，更关键的是，级联型光伏并网逆变器在光照不均匀和光伏阵列之间不匹配条件下能保证系统的输出功率最大化，所有这些都有利于系统效率的提高，因此，级联型逆变器将是光伏并网逆变器的理想拓扑之一。本论文围绕级联型光伏并网逆变器的拓扑结构以及相关控制技术，在最大功率点跟踪、级联型光伏并网逆变器的功率平衡控制、级联型光伏并网系统低电压穿越技术等多个方面作出了研究，主要工作如下: 1)针对大容量光伏并网场合，设计了一种每个功率单元由DC/DC高频隔离环节和DC/AC低频逆变两部分组成的级联型光伏并网逆变器主电路拓扑。针对每级功率单元中各光伏阵列所受光照不均匀情况，建立了光伏阵列等效模型，基于功率平衡机理，推导出直流侧电压动态平衡方程和逆变器网侧功率模型，为功率平衡控制策略的研究提供了理论基础。基于主电路结构，文章依次对装置直流母线电压、直流母线电容、并网电抗器以及DC/DC隔离变换器主要电路参数进行了研究和设计。 2)为满足三相光伏并网逆变器直流侧高输入电压的需求，克服其工频升压隔离变压器耗材严重的不足，提出了一种新型的高频变压器隔离的高压大功率DC/DC变换器，它通过两个升压绕组串联整流提高输出电压，在副边增加一个无源谐振电路实现了宽负载范围变换器的软开关，并很好地抑制了副边整流二极管的电压尖峰。阐述该变换器的工作原理，详细分析了变换器的每个工作模态，给出了几个主要模态的等效电路和关键参数的设计原则。 3)针对常规扰动观察法步长不易确定、跟踪速度和稳态时功率振荡之间的固有矛盾，并在对一系列改进扰动观察法局限性进行研究的基础上，提出了一种新型自适应扰动观察法，该算法依据功率的变化生成电压扰动值，保证了电压指令对功率变化的快速跟踪，然后根据光伏阵列电压指令值和实际值的误差产生DC/DC变换器所需要的占空比信号d，实现了真正的自适应扰动，跟踪速度快、稳态精度高，系统通用性强。同时给出了所提出MPPT算法的详细设计步骤，并对新型自适应扰动观察法和常规扰动观察法在相同环境下进行了仿真和实验比较，结果证明了所提出算法的准确性和有效性。 4)根据直流侧电压动态平衡方程和逆变器网侧功率模型，提出了基于占空比有功分量修正的功率平衡控制策略，给出了控制器的稳定工作区域，控制直流侧光伏阵列的最大功率与H桥交流侧的输出功率保持平衡。另外，级联H桥逆变器系统采用电压电流双闭环控制，其中电压外环采用PI控制实现逆变器总直流母线电压稳定，电流内环采用准PR控制实现并网电流的零稳态误差和单位功率因数控制。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性和可行性，结果表明即使在光照严重不均匀的情况下，该方法亦能保证直流母线电压的稳定。 5)研究了在不对称电网故障条件下网侧电压的数学模型，总结出不同故障条件下三相网侧电压幅值与相位之间的规律，基于上述规律分析了不同故障条件下级联型光伏并网逆变器的控制方法，并提出了基于旁路原理的低电压穿越控制策略，最后建立了级联型光伏并网逆变器低电压穿越控制策略的仿真模型，通过不同故障条件下的算例仿真，验证了控制策略设计的正确性和有效性。 最后，在实验室构建了一套级联型光伏并网逆变器的实验样机，对装置控制系统各模块的控制原理、功能、软件流程以及实现方法进行了详细的介绍和分析。并且通过样机分别进行了软开关技术、最大功率点跟踪、单相并网逆变器和三相并网逆变验证实验，实验结果表明了主电路参数设计的正确性和相关控制策略的有效性和可行性，为级联型光伏并网逆变器在现场的运行和今后的研究打下良好的基础。