太阳能光伏发电因其清洁、无污染、可再生等优点,在社会上受到了越来越广泛的应用。为了满足使用需求,光伏系统往往由许多光伏组件串、并联而成。由于安装问题、复杂的环境因素以及非均匀光的分布,经常造成串联光伏组件之间受到的光照强度不均匀,从而使光伏（PV）模块出现失配的情况。失配现象不仅会导致光伏组件自身输出功率下降,还会拉低其它串联光伏组件的电流,从而使得整个串联光伏系统输出功率大大降低,严重情况下甚至会损坏光伏电池,给后续设备带来不利影响,造成巨大的经济损失。为了提高非均匀光分布下串联光伏组件的输出功率,保证光伏系统的稳定运行,本文对差分功率处理技术展开深入研究,设计了一种开关电感电容（SLC）拓扑结构的差分功率处理（DPP）转换器,对两串联光伏模块不匹配的功率进行处理。并设计出相应的控制算法,提高PV模块输出功率,减小DPP转换器处理功率,从而提高光伏系统输出功率。最后搭建了差分功率处理光伏系统仿真电路模型,并对该系统软硬件进行设计,做出物理硬件实物模型,搭建测试环境进行实验,经过实验验证,该系统提高了非均匀光分布下串联光伏组件的输出功率。主要工作内容如下:首先,本文阐述了最大功率点跟踪、光伏阵列重构、以及差分功率处理的国内外研究现状,对单个光伏组件的输出特性进行研究,并对串联光伏组件均匀光分布、非均匀光分布下的输出特性展开研究,并且分析出现多峰以及功率下降的原因。根据应用的需求对最大功率点跟踪（MPPT）算法进行研究改进,通过增量型PI控制调节改变MPPT算法中的扰动步长,进行最大功率点跟踪。对比其他的研究方法,本文采用差分功率处理的方法对光伏系统进行研究。其次,本文对差分功率处理展开了深入研究,设计出基于SLC拓扑结构的差分功率处理转换器（DPP转换器）,该DPP转换器只处理与自身相连接的两个串联PV模块的信息,补偿PV模块支路电流、均衡PV模块间的电压;使用BOOST电路作为整个系统的中央控制器,进行全局的控制,并在失配情况出现后对系统串电流进行控制。通过理论分析对DPP转换器和中央控制器的工作原理进行说明。随后对控制算法展开了深入的研究,引入DPP最小功率跟踪算法（LPPT）,并使其与PV最大功率点跟踪算法（MPPT）相结合为SCL-PMPPT算法,即串电流最小、单个PV模块最大功率跟踪算法,其主要原理为:对串电流进行最小功率跟踪,使得DPP转换器处理和消耗的功率达到最小,然后对光照较弱的PV模块进行最大功率跟踪,使得系统输出功率达到最大;并且在DPP转换器中使用频率控制算法（FMPPT）,改变PWM信号频率,提高光照较强PV模块的支路电流,同时对两串联PV模块输出总功率进行最大功率跟踪,使输出功率尽可能大。除此之外,使用内外环分时控制的逻辑,避免中央控制器和DPP转换器优化算法之间的相互影响。然后,本文在PSIM仿真平台上搭建包含DPP转换器和中央控制器的串联光伏系统仿真电路,并使用两个C Block模块分别对DPP转换器和中央控制器的控制算法进行程序的设计,其中通过增量型PI控制改变最大功率点跟踪算法扰动步长,缩短系统收敛时间,增加系统稳定性;在中央控制器的C Block模块里面加入延时采样的程序,增加其在系统失配时两次算法处理的间隔时间,达到内外环分时控制的目的。对仿真结果进行分析,并得出结论:本文设计的SLC拓扑结构的DPP转换器符合实际应用,控制算法满足设计要求,既补偿了光照较强的PV模块的支路电流,又可以减小DPP转换器处理的功率,能够在非均匀光分布下提高串联光伏组件输出功率。最后,对差分功率处理光伏系统进行软硬件设计,制作了物理硬件实物,搭建测试环境,通过现场实验验证,结果表明:本文设计的DPP转换器和相应的控制算法在非均匀光分布下,能够提高串联光伏模块输出总功率,解决了失配情况下串联光伏组件功率降低的问题。