光伏并网逆变器作为并网型光伏发电系统能量转换和控制的中心,影响整个系统的运行性能。从成本、可靠性、可维护性等方面考虑,其拓扑正朝向谐波特性较好的多电平结构发展。其中模块化多电平光伏并网逆变器因逆变单元模块化,制造安装简易,冗余能力强,可灵活匹配多种电压功率等级的应用需求,成为5电平及以上光伏并网逆变场合的优良选择。本文首先阐述了光伏发电单元及并网逆变单元的基本原理。　　而后针对不同类型模块化多电平变换器的结构特征,分析其于光伏并网逆变的适用性。全桥子模块宜构成子模块直流侧连接光伏阵列的模块化多电平光伏并网逆变器;半桥子模块则宜构成公共直流侧连接光伏阵列的模块化多电平光伏并网逆变器。前者以三相单星形拓扑为例,讨论其与子模块独立功率平衡控制及相间功率不平衡电流对称补偿结合的双环并网逆变方法;后者以三相双星形拓扑为例,关注其独特的工作机制,重点在于多个子模块的启动调制、正常运行调制及二倍频环流抑制。本文通过仿真验证了上述两类模块化多电平光伏并网逆变器的可行性。　　最后为考察模块化多电平光伏并网逆变器关键性能指标之一的主电路损耗特性,本文参照15kW三相NPC三电平光伏并网逆变器的工程产品,设计了15kW三相双星形半桥子模块多电平光伏并网逆变器(包括功率半导体器件的选型与子模块电容、桥臂电感参数的确定等)。以之为例,使用基于Matlab仿真模型的离散损耗估算方法完成其于不同并网功率条件下的功率半导体器件损耗及电感损耗估算,并同参考用三电平逆变器作对比。继而推导归纳模块化多电平光伏并网逆变器在损耗方面的共通特点。