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随着光伏发电技术的发展,在目前应用于大规模分布式光伏发电系统的结构中,储能系统和光伏发电系统仅由母线相联,控制相互独立且没有信息交互,光伏发电系统通常采用全局MPPT控制,存在功率捕获损失,在储能系统中,串联运行的储能装置缺少串联负荷分配控制。针对目前研究现状,本文设计了一种将储能和光伏发电相结合的模块化光伏电源,并可以实现多模块串并联扩容。本文首先提出了模块化光伏电源的电路拓扑结构及其相应的控制策略,该设计方案利用模块化技术和系统集成技术,将单个光伏电池板,储能器件,主电路和控制器组合成一个模块化的系统。基于电路结构详细研究了应用于模块化系统的控制策略,其中包括基于光伏最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)策略和功率匹配策略的光伏发电技术和功率输出控制策略。另外针对多模块级联系统,提出了相应的级联控制技术,该技术包括串联负荷分配策略和并联均流控制策略。为了验证文中提出的模块化光伏电源设计方案的可行性,在MATLAB/Simulink仿真平台,搭建单模块容量为20W的模块化光伏电源仿真模型,并设计相应的控制器。仿真验证了光伏MPPT控制策略、功率匹配策略、多模块串联运行时采用的负荷分配控制策略和并联运行时采用的均流控制策略的可行性。在仿真分析的基础上,设计了基于DSP-TMS320F28335的容量为20W的实验样机硬件电路和控制软件,搭建出两台实验装置,并进行每个部分控制策略的实验验证,实验与仿真结果均证明了本文提出方案的可行性。论文提出的设计方案在光伏发电方面,不仅在多个模块级联运行时满足分布式光伏发电系统中分布式最大功率点跟踪(distributed maximum power point tracking,DMPPT)的技术需求,而且相比于传统的光伏发电控制策略,功率匹配发电策略和MPPT策略切换可以实现光伏电能的灵活管理。在功率输出和多模块能量管理方面,在串联系统中储能装置总剩余电能相同的条件下,更加合理利用各模块内储能装置的剩余电能,实现了各模块之间能量负荷的灵活分配,变相增加系统可利用的剩余电能;在并联系统中实现了各模块的均流运行,使各模块平均分担负载负荷。