化石能源危机以及环境污染问题成为了全球性的关键问题,太阳能光伏发电被认为是最具前景的清洁能源之一。然而,太阳能光伏发电存在易受环境条件影响且单个光伏电池的输出电压较低等问题,解决这些问题的关键就是功率变换器。针对传统的单级式或两级式功率变换器在光伏发电应用中存在的不足,现已有大量研究将级联多电平逆变器(CMI)和准Z源逆变器(qZSI)相结合,提出了准Z源级联多电平逆变器(qZS-CMI)。本文针对低输入电压和宽变化范围输入电压的光伏发电场合,将升压扩展型准Z源(EqZS)网络应用于级联多电平系统中,提出升压扩展型准Z源级联多电平逆变器(EqZS-CMI),研究了其基本理论,并提出了相应的调制策略以及系统并网控制方法。具体研究内容如下:(1)提出抑制二倍频纹波的参数设计方法。为了抑制单相EqZS逆变器(EqZSI)模块中固有的二倍频电压和电流纹波,建立了EqZSI模块的等效模型,分析了系统各状态变量的二倍频分量随EqZS网络参数的变化规律,通过设计阻抗源网络参数将二倍频纹波抑制在要求的范围内。(2)提出一种基于双开关频率调制的移相脉冲宽度幅值调制技术(DFM-PWAM)。通过分析现有的移相正弦脉冲宽度调制(PS-SPWM)和移相脉冲宽度幅值调制(PS-PWAM),将双开关频率调制与脉冲宽度幅值调制相结合,导致H桥模块的输入输出侧运行在不同的开关频率下。详细比较了PS-SPWM、PS-PWAM以及DFM-PWAM技术下的开关损耗,提出的调制策略降低了开关频率对开关损耗的影响。(3)提出基于EqZS-CMI的光伏发电系统控制策略。应用传统的PI控制器和比例谐振(PR)控制器对系统进行并网控制,实现分布式MPPT控制、独立的直流母线电压控制以及单位功率因数并网。通过搭建的系统仿真模型,得到了整个方法的控制效果,验证了该控制策略的有效性。(4)设计一台小功率的实验样机,搭建了实验平台。实验结果进一步验证了本文的EqZS-CMI以及所建立的数学模型和提出的调制技术。