光伏发电技术发展迅速,目前分布式光伏发电系统的应用最为广泛,构成分布式光伏发电系统的光伏阵列通常由光伏电池反并联二极管组成,当发生阴影遮挡时光伏电池的工作特性通常具有多峰值,如此将导致最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制策略复杂,且存在功率捕获损失。针对目前的研究现状,本课题设计了一种基于模块化结构的光伏阵列,在简化MPPT控制策略的同时,实现光伏阵列能量的优化管理。本课题设计了模块化结构光伏电源的主拓扑及相应单元的控制策略,主拓扑中光伏电池作为唯一的能量来源与储能装置配合为负载供电,并利用DC/DC电路完成各个单元电压等级的转换和控制策略的实现。对光伏电池单元的基于能量平衡的MPPT控制策略和改进扰动观察法控制策略进行了比较分析,同时对输出单元的能量输出控制策略和双闭环控制策略进行了比较分析,选用了更有利于光伏电池能量捕获和提高负载能量利用率的控制策略。对基于传统结构和模块化结构的光伏阵列进行了对比分析,分别设计了正常光照和阴影遮挡两种情况下光伏阵列的控制策略,并对模块化结构光伏电源级联组成的光伏阵列进行了负荷分配控制,实现了各模块之间光伏发电能量和负荷所需能量的灵活分配,相当于增加系统可利用的剩余电能,延长了储能装置的使用寿命,实现了光伏阵列能量的优化管理。为了验证课题提出的设计方案的可行性,首先利用MATLAB/Simulink搭建模块化结构光伏电源的仿真模型,在仿真验证能量控制策略可行性的基础上,仿真分析了系统整体控制策略下的能量流动。然后仿真验证了相同环境条件下基于模块化结构的光伏阵列的能量捕获能力大于基于传统结构的光伏阵列。最后基于设计方案完成了单模块实验样机的硬件电路和软件控制,搭建出两台基于DSP-TMS320F28335的20W实验装置,在实验验证单模块控制策略可行性的基础上,验证了基于模块化结构的光伏阵列的负荷分配控制策略的可行性。