太阳能作为一种新型清洁能源,具有零排放、零噪声、分布广泛等优点,已经成为当今最具发展潜力的新能源。光伏发电技术作为太阳能最有效的利用方式受到了国际社会的广泛关注。然而,光伏系统的发电效率受光照、温度等因素影响较大。在局部阴影情况下,光伏系统可能出现由于热斑效应导致光伏电池烧毁的现象。因此,实际应用中通常会在光伏电池组件两端并联旁路二极管,但旁路二极管的引入会使得光伏阵列的P-V特性出现多个局部功率峰值点。为了保证光伏系统具有最高的发电效率,必须使光伏系统始终工作于全局最大功率点处。因此,研究光伏发电系统的全局最大功率点跟踪技术具有重要意义。本文首先分析了光伏电池的原理,研究了光伏电池的物理模型和光伏组件的工程应用数学模型,在MATLAB/Simulink中对光伏组件的输出特性进行了仿真研究。将光伏组件进行串并联连接组成光伏阵列,详细分析了均匀光照和局部阴影条件下光伏阵列的输出特性,总结了串联型、并联型光伏阵列的输出I-V和P-V特性。然后,分析了最大功率点跟踪技术的原理,详细介绍了均匀光照条件下四种最大功率点跟踪算法和局部阴影条件下四种常用的全局最大功率点跟踪算法,对比了各种算法的优缺点,并总结了现有的光照变化判断方法。在此基础上提出了一种改进型最大功率梯形(modified maximum power trapezoid,M-MPT)全局最大功率点跟踪算法,分析了其工作原理,并对不同阴影变化模式下M-MPT算法的运行过程进行了详细的分析。在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,对比分析了本文所提的方法和传统的最大功率梯形算法和全局扫描法的跟踪效果。结果表明:与全局扫描法和传统的最大功率梯形算法相比,M-MPT算法在所有条件下均能以更小的电压扫描范围和更短的跟踪时间对全局最大功率点进行准确跟踪,提高了扫描速度、减小了功率损耗、避免了传统最大功率梯形算法的失效问题。最后,设计并搭建了一套光伏发电系统的实验平台,在实验平台上对全局扫描法、传统的最大功率梯形算法和本文所提出的M-MPT算法进行了一系列动态实验研究,实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性。