光伏发电以其绿色清洁、可再生、不受地域限制等特点得到越来越多的重视,但是光伏发电易受外界环境如光照强度、温度等的影响导致输出效率降低,严重制约了光伏发电系统的推广应用。为了有效提高光伏发电系统输出效率,光伏最大功率点追踪(maximum power point tracking, MPPT)控制技术得到了广泛的应用,成为近年来学术研究重要内容。为了对光伏MPPT控制技术进行理论研究,本论文在分析光伏电池工作原理的基础上,建立了改进型的工程用光伏电池数学模型,利用Matlab/Simulink平台构建模型进行仿真验证,并详细分析了外界环境对光伏电池输出特性的影响。为了有效提升光伏发电系统的输出效率同时增强系统的环境适应性,本论文在分析传统自适应变步长算法和分区控制策略的基础上,提出了基于功率占空比(P-D)微分曲线的改进分段变步长最大功率点追踪算法(MPPT);算法基于P-D微分特性曲线进行控制,利用微分曲线极值点实现追踪区域自动划分,采用自适应步长进行MPP跟踪；最后利用Matlab/Simulink平台构建光伏最大功率跟踪系统模型进行仿真验证,仿真结果验证了算法的有效性。本论文基于FPGA平台完成MPPT控制系统的数字化实现,控制系统有分频器模块、寄存器模块、PWM信号产生模块和MPPT控制模块构成,利用硬件描述语言(VHDL)完成模块控制功能实现,并在Quartus Ⅱ平台下进行波形仿真完成系统功能验证,为MPPT控制的系统级芯片(Soc)实现打下了基础。