楼宇用电量占到目前全球总能源消耗量的1/3以上,研究楼宇用电节能技术、发展绿色楼宇十分必要。太阳能作为储量极大的一种绿色清洁能源,是目前绿色楼宇供电系统的重要能量来源之一。含有光伏发电的直流供电系统正逐步成为绿色楼宇供电系统的一个重要的发展方向,研究含有光伏发电的直流供电系统对促进分布式直流供电技术的发展、推广直流供电技术在楼宇中的应用具有十分重要的意义。本文以含有光伏发电的楼宇直流供电系统为研究对象,针对系统的不同构成方案,对比和分析这些架构的能量利用效率情况,研究系统的主要接口变换器的高效率电路拓扑和控制策略等关键技术,为构建绿色楼宇光伏直流供电试验系统奠定一定的基础。本文所完成的主要工作包括:(1)基于能量及其传输路径分析的思想,研究了楼宇直流供电系统的效率计算方法,对比分析和计算了常规直流母线架构、蓄电池母线架构、光伏电池母线架构与传统架构的能量利用效率,结果表明光伏电池母线架和蓄电池母线架构对光伏电能的利用和对储能元件的利用优于固定直流母线电压的常规母线架构,而传统交流架构对光伏电能和储能元件的利用效率相对较差,所提出的直流供电系统的效率分析方法能够有效地用于系统架构方案的评估。(2)在光伏接口变换器的研究中,针对常规母线架构系统,研究了基于耦合电感双管buck-boost电路的集中式光伏接口,提出了耦合电感双管buck-boost电路的一种非同步控制方式,提出了其满足直流供电系统中光伏接口要求的控制策略。研究了基于电流源半桥电路的模块式光伏接口,提出了结合光伏电池功率包线、基于效率和功率密度协调优化的设计方法,提出了其满足光伏接口设计要求的控制策略,能够有效解决变换器的起动和轻载电压控制问题。对上述两种变换器分别进行了实验研究与验证,结果显示这两种变换器及其控制策略能满足楼宇直流供电系统对光伏接口变换器的电气特性及控制要求。在此基础上,分析了耦合电感双管buck-boost变换器在变母线电压系统的应用情况,分析了变换器的参数设计方法和控制策略,研究表明虽然两种情况下变换器的参数设计有一定的差异,但变换器可以采用相似的控制策略。(3)在储能接口变换器的研究中,研究了基于电流源半桥电路的双向直流变换器,用于单一蓄电池储能,研究了由电流源半桥双向直流电路衍生得到的新型多端口变换器,用于蓄电池和超级电容混合储能,分析了两种变换器的功率传递关系、软开关条件,并在此基础上分别提出了两个变换器的控制策略,能够使两种变换器在正常工作时实现两侧电压匹配功能从而拓宽软开关范围并提高变换器的效率,同时还能实现对单一或混合储能不同应用的能量管理。为实现能用于较高直流电压等级应用的模块化储能变换器,提出了一种采用双变压器的双向直流变换器,该变换器能够通过对两个高压侧端口的串联,以适应较高的母线电压要求。分别对上述变换器进行了实验研究与验证。(4)电网接口变换器的研究中,在分析全桥电路电网接口变换器研究的基础上,针对变母线电压系统,研究了基于双有源桥级联全桥电路的两级式电网接口变换器,分析了两级电路的工作原理与控制策略,分析了双有源桥的功率传递关系和软开关条件,提出了一种两级变换器协调控制策略。对全桥电路以及双有源桥级联全桥电路的两级式电网接口变换器进行了仿真和实验研究,结果显示所提出的变换器能够有效实现交流电网与直流母线侧的双向能量交换,所提出的协调控制策略能够通过调节两级电路中间母线电压,改善两级电路的工作状态,有利于两级电路的效率提升。本文研究得到的不同架构楼宇直流供电系统的效率分析方法、各种接口变换器电路方案及其兼顾多种功能的控制策略,对进一步研究能对光伏、储能设备和电网电能进行合理、高效利用的楼宇直流供电系统架构,研究适用于不同架构方案的高效率接口变换器具有一定的参考价值,为构建楼宇直流供电试验系统和进一步研究楼宇直流供电系统提供一定的基础。