光伏发电在国内外发展迅猛,已然成为电网的重要组成部分。光伏发电和储能系统相结合是光伏发电的发展趋势,其有效缓解了光伏功率波动的问题,减少对电网的冲击,降低光伏能量弃光率。论文通过分析光伏技术的发展方向,提出课题的研究意义和背景。本文对光伏储能发电系统软硬件进行设计,在建立的硬件平台基础上,对光伏MPPT控制、并网控制、充放电控制以及能量分级管理进行研究。论文主要完成如下工作:(1)基于直流母线结构设计3KW光伏储能发电系统硬件结构。设计“Boost+全桥”光伏并网系统和“推挽+移相全桥”充放电系统。对各功率电路磁性元件及功率器件进行设计与选型,仿真验证结果表明所设计的硬件电路满足系统运行要求。(2)研究光伏储能发电系统各功能模块控制算法。在前级Boost最大功率跟踪装置中,采用基于模糊控制的扰动观察法,实现变步长MPPT跟踪,仿真结果表明该控制算法有较好的追踪精度,动态响应速度快,光伏功率波动时系统可在0.3s内重新稳定;在后级全桥电路并网过程中,采用“电压PI外环+电流PR内环”控制方法,提升了系统并网性能,仿真结果显示并网谐波可降低至3.37%;在蓄电池充放电过程中,对电压电流进行双闭环控制,实现改进型四阶段充电算法。(3)研究光伏储能系统的能量管理策略。基于母线电压分级法分析系统的多种运行工作模式及能量流动方向,对离网与并网切换过程中控制方法进行分析。为实现光伏储能发电系统的监控管理,基于WiFi232模块实现对整个光伏储能发电系统的本地监控以及阿里云端监控。实验结果表明监控平台能够稳定可靠地实现预定功能。(4)在自行研制样机的基础上建立了试验平台,对辅助电源、信号调理电路、最大功率跟踪、充放电系统进行验证试验,并进行系统模式切换测试。试验结果表明所设计的系统有良好的工作性能:前级Boost电路最大功率点跟踪效率可以达到99.89%,并能够实现多峰追踪功能;后级全桥电路进行离并网和整流试验,离网输出稳定,动态响应速度快,额定功率下并网谐波低至3.86%,功率因数高达98.84%;系统工作模式切换过程中,无明显电压电流尖峰冲击,实现工作模式的快速平稳过渡。