传统能源的过度消耗带来了能源短缺和全球范围内的环境污染问题,使得大力开发使用可再生能源已经成为世界各国的共识。太阳能是一种清洁、无污染、且可大规模开发利用的可再生能源,在新能源发电领域中备受关注。因此,对太阳能光伏发电系统的研究是一个具有实际意义的课题。由于光伏电池的直流输出电压等级低、波动范围大,通常需要经过一个由高增益DC-DC变换器与电压源逆变器组成的两级功率变换结构,将不稳定的光伏电池输出直流电转换成稳定的交流电,经滤波后并入电网。Z源逆变器利用其独特的LC阻抗网络(即Z源网络)结构,可实现单级升压逆变,非常适合宽电压范围变化的光伏发电系统,并且Z源逆变器允许逆变桥臂上下开关管同时导通的特性,使得系统的可靠性得以提升。论文通过分析Z源变换器的发展趋势,结合准Z源升压网络和有源开关电容升压网络的特点,提出一种新型单相高增益开关Z源升压逆变器。本文主要完成了以下工作:(1)Z源变换器拓扑研究。介绍了现有Z源变换器拓扑的研究现状,总结出了目前学术界和工业界对Z源变换器拓扑结构研究的三个主要方向。(2)为了揭示Z源变换器的内在升压机理,对准Z源逆变器和基于Z源逆变器改进的准开关升压逆变器拓扑结构进行研究。根据它们的工作原理,分别提取出两种基本的升压网络——准Z源升压网络和有源开关电容升压网络,为后文构造的新型高增益有源开关Z源升压逆变器提供理论基础。(3)将准Z源升压网络和有源开关电容升压网络组合在一起,得到一种新型单相高增益开关Z源升压逆变器。详细分析了该拓扑的工作原理和电路特性,并与其他典型拓扑进行比较,体现其优点。该拓扑在实现高电压增益的同时,扩大了逆变桥臂调制因子的取值范围,从而提升了输出电能的质量。(4)介绍了目前应用于Z源逆变器的四种常见PWM控制策略,并从中选取简单升压控制作为所提拓扑的控制策略。基于此,进行仿真与实验验证,结果均表明所提拓扑的可行性和理论分析的正确性。