能源和环境问题是21世纪人类社会面临的共同挑战,新能源发电成为解决两者矛盾的钥匙。由于太阳能储量丰富、清洁无污染,逐渐成为人类所知可利用的最佳能源选择。离网光伏发电系统由于不受地域限制、不依赖公共电网,相较于并网系统更具实用性,但其需要针对用户需求制定不同方案,仍面临着诸多问题和挑战。本文以离网光伏发电系统为研究对象,从优化系统相关控制策略角度出发,提高系统效率,保障系统可靠运行。首先,在分析典型MPPT控制的基础上,提出了一种分段变步长MPPT控制方法,使系统能在外部环境变化时准确跟踪MPP点,并且使用时间最短,功率振荡和超调量最小,实现了跟踪速度快和高稳态精度的预期效果。其次,为了能够平抑光伏阵列输出功率波动,保持离网光伏逆变器输入侧电压稳定,保障电能不间断供应,本文对储能电池充放电控制进行研究。通过对比几种充放电方法优缺点,结合系统实际情况,将恒压限流充放电控制应用于储能装置。然后,分析了逆变器的拓扑结构、调制方式,及输出波形控制策略。在满足电能质量前提下,建立了带线性负载和非线性负载的离网逆变器仿真模型。针对带非线性负载时,双闭环PI稳压控制使逆变器输出波形谐波含量过高,本文又提出了多环稳压控制策略。该策略有效减小了输出电压谐波含量,且输出的电压、电流波形未出现明显畸变,提高了离网光伏逆变器带非线性负载能力。最后,在Matlab中建立离网光伏发电系统整体仿真模型。综合考虑用户侧负载和实际容量大小,设置了离网光伏发电系统性能指标。根据光伏阵列和锂电池充放电状态,系统分成四种运行模式。通过改变负载和光照强度来模拟实际应用环境,仿真结果验证了各单元模块在不同模式下均满足运行要求及其控制策略的正确性。