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随着人类社会的快速发展，只依靠化石能源已经不能满足日益增长的能源需求，目前全世界都在寻找其替代品。一些清洁、高效、廉价的可再生的能源应该得到很好的开发，如太阳能、风能、地热能等。使用可再生能源还可以控制因过量使用化石能源所带来的大气污染问题，因此许多国家正在鼓励和支持这方面的新研究。 在所有的能源中，太阳能是全球范围内最丰富的。只有30%的太阳光被反射回太空，剩下的70%的太阳光被地表吸收。近年来，随着制造光伏电池的材料技术不断进步，光伏电池的效率也在不断地提高，通过对光伏电池进行串并联组合形成光伏阵列，可以满足大功率或是小功率等多种不同应用场合的需求。 本文以户用独立光伏发电系统为目标，对系统的结构以及各部分的控制进行了研究。系统包含光伏阵列、Boost升压整流器、单相光伏逆变器、蓄电池、双向DC/DC变换器以及交直流负载。为了保证光伏阵列输出功率最大化，采用了最大功率点跟踪控制（MPPT）实时跟踪其最大功率点；在户用系统中通常采用单相光伏逆变器为交流负载供电，本文在研究了其结构、调制方法和控制策略的基础上，针对传统的 PI控制不能对正弦量进行无静差跟踪，设计了一种基于电压有效值闭环控制的单相逆变器控制算法，可以实现对正弦信号的无静差跟踪，具有良好的动静态特性，且原理简单、容易实现；储能装置是户用系统中必不可少的，本文采用铅酸蓄电池作为储能装置，对其结构、原理以及模型进行了研究。 双向DC/DC变换器在本系统中起到控制蓄电池充放电、控制直流母线电压等重要作用，本文重点对其进行了研究。在分析了变换器拓扑结构的基础上，分别对其两种工作模式Buck模式和Boost模式进行了建模，并采用了一步模型预测控制以及满意优化控制对变换器进行了控制，仿真结果验证了控制算法的有效性。 本文根据户用系统中光伏阵列输出功率与负载功率的实时关系，并结合蓄电池的荷电状态，设计了系统的能量管理策略。策略将负载按重要程度进行分级控制，并建立了五种工作模式，大大提高了系统的可靠性。 最后本文在MATLAB/SIMULINK中搭建了整个系统的仿真，验证了各部分控制算法的有效性并观测了系统在不同工作模式下的运行效果。