随着传统能源的日益枯竭,新能源发电成为人们关注的焦点,风光互补发电就是其中一个重要方向。本文针对目前广泛采用的逆变器并联风光互补发电系统存在输出电压电流谐波含量大、正弦度不理想、逆变器间存在环流等问题,采用多逆变器串联的风光互补发电系统。该系统将多个风、光发电单元分别通过单相逆变器输出侧串联,逆变器采用载波相移SPWM控制技术,输出多电平电压波形。文中给出了串联发电系统的电路结构,详细叙述了串联发电系统的风、光发电单元以及多逆变器串联的控制原理,分析了串联发电系统直流输入与交流输出的电压、功率关系。通过比较串联发电系统与单个逆变器输出电压的谐波可以看出串联发电系统输出波形正弦度好、输出电压谐波含量大大减少。与传统发电系统类似,串联发电系统的电压稳定性是系统可靠运行的前提。本文借鉴了传统发电系统电压稳定性的分析方法,在等效为无穷大系统条件下采用基于解个数的判定来分析系统的稳定性；在传输功率受限制条件下,采用李雅普诺夫一次近似法来分析系统的小干扰稳定性。针对风速、光照扰动及负荷波动对系统电压稳定性的影响,给出了通过制定合理的能量管理策略、配置一定容量的储能电池、加入含有前馈补偿的输出电压闭环控制等措施以提高系统输出功率极限、改善系统的电压稳定性、维持负荷端电压。储能是改善串联发电系统电压稳定性的理想手段,文中分析了风光发电单元的输出特点,用功率密度高、循环使用寿命长的飞轮电池代替部分蓄电池并联在风力发电单元的直流母线上。通过对飞轮电池和蓄电池控制系统的合理设计有效抑制了风光扰动对系统电压稳定的影响。最后搭建了模拟的实验平台,模拟了风光输出电路和储能单元的充放电电路,最终得到了稳定的十一电平电压波形,验证了系统的可靠性。