二十一世纪以来，以煤炭、石油为代表的化石能源消耗不断增长，带来的能源枯竭与环境污染问题日益加剧。我国作为世界最大的能源消费国和生产国，高度关注化石能源污染问题，率先提出碳达峰与碳中和目标。在两会期间，李克强总理再次强调两碳目标的重要性，要求能源行业加快转型速度，尽快建立以清洁化、电气化、数字化与标准化为主要特征的新型能源结构。作为能源生产的主力军，两碳目标对电力行业提出了新要求，极大地促进了新能源产业的发展。
　　分布式光伏发电系统是最具有潜力的新能源发电方式之一。随着光伏扶贫，国家补贴等优惠政策的实施，分布式光伏发电成本不断下降，容量不断增长，分布式光伏发电产业已进入发展快车道。单相逆变器作为分布式光伏发电系统中能量转换的接口，其性能直接影响系统高效安全稳定运行。传统单相两电平逆变器因其输出波形质量差，滤波器体积大等缺陷难以满足分布式光伏发电系统高效运行的需求。单相三电平逆变器具有开关应力低，波形畸变小等优势，已受到广泛关注，成为了国际研究热点。
　　国内外学者针对单相三电平逆变器开展了大量工作。然而，其仍然存在若干关键问题亟待解决。首先，单相三电平逆变器面临降损增效难题。其开关损耗随着开关频率不断增加，严重影响系统运行效率，且三电平逆变器固有的中点电位平衡问题对效率提升增加了调制难度。其次，为了解决分布式光伏发电系统轻载低效的问题，有关学者提出了单相逆变器并联运行的解决方案。然而，并联运行逆变器内部引入的环流，不仅会造成电流波形畸变，还会增加额外的线路损耗，甚至导致系统过电流，严重威胁逆变器安全稳定运行。上述问题严重制约单相三电平逆变器在分布式光伏发电领域的高效运行与大规模推广应用。
　　为了解决上述问题，本文在总结国内外学者相关工作的基础上，以单相T型三电平逆变器为研究对象，以实现高效运行为目标，重点围绕单台运行降损增效调制，并联运行环流建模与抑制两方面展开研究，主要工作如下:1、针对降损低效问题，重点分析了降低开关损耗的调制方法。首先，介绍了基于偏置分量注入的载波调制方法，并分析了在注入不同偏置分量的情况下，单相T型三电平逆变器开关动作以及开关损耗情况，在此基础上提出了，改进的基于最大偏置分量注入的载波调制方法，使开关次数较传统载波调制方法降低一半，进而降低了开关损耗。同时，提出的调制方法可以实现中点电位平衡控制。
　　2、针对单相T型逆变器并联运行工况，首先分析了其端口退化特性，并在此基础上提出了改进的单相T型逆变器并联等效电路。随后，基于基尔霍夫电压与电流定律，提出了单相T型三电平逆变器并联系统的数学模型，并重点分析了对称与非对称滤波电感参数工况下环流的激励源。分析发现，在对称滤波电感参数的工况下，并联系统中环流仅含有高频成分，而在非对称滤波电感参数工况下，并联系统中环流不仅含有高频成分，还含有低频成分。其中，环流中的低频成分是引起额外线损的主要原因，亟需进行抑制。为解决非对称滤波电感参数工况下，单相T型三电平逆变器并联运行环流抑制问题，提出了同时实现环流抑制与中点电位平衡的控制方法。随后，基于环流数学模型，设计了无差拍环流控制器。仿真验证了提出环流模型的正确性与环流抑制方法的有效性。
　　3、搭建了基于dSPACE的单相T型三电平逆变器实验平台，并使用该实验平台对所提出算法与模型进行了验证，实验结果证明了所提出算法的有效性以及所提出模型的正确性。