随着世界人口持续增长和经济发展，能源短缺和环境恶化问题日益凸显。开发和利用新的可再生能源是未来各个国家的能源战略。太阳能具有清洁、无污染、不受地域限制等优点，开发利用太阳能是未来的能源发展趋势。　　本文在阅读近年来国内外光伏发电研究现状，对比目前常用的集中式、组串式和模块集成式三种光伏发电系统的基础上，着重研究了直流模块集成光伏发电系统。论文总结了直流模块集成光伏发电系统三种常用结构，并对串联和并联直流模块集成光伏发电系统进行了理论分析，仿真和设计。　　光伏电池组件的输出与光照、温度等外界环境条件密切相关。由于外界条件差异，光伏组件之间会出现功率不均衡，造成部分直流变换器不能跟踪前级光伏组件的最大功率点，必须采取有效措施。因此，论文重点研究了不均衡直流模块集成光伏发电系统。　　论文首先研究了基于Buck-Boost电路的能量转移方案，该电路并联在相邻的两个光伏组件后级直流变换器Boost电路的输出端，保证两个直流变换器的输出电压不随外界环境的变化出现大幅波动，前级的直流变换器在不同的工作条件下均能够完成最大功率跟踪。但是，该方案构建复杂，且不利于扩建。论文提出了基于Boost-Buck电路的前级直流变换器功率均衡控制方案。该直流变换器可以看做Boost和Buck电路的组合，电路包含两个开关管，通过合理的控制，该直流变换器可随着外界条件的变化，在Buck、Buck-Boost和Boost三种不同的工作模式之间自动切换，大大提高了其最大功率跟踪的范围。　　论文对上述两种方法进行了详细的理论分析和仿真验证，并搭建了两种方案的软硬件实验平台。结果表明，在光伏组件功率均衡和不均衡状态下，两种方案中各光伏组件均能工作在其最大功率点，有效提高了串联直流模块集成光伏发电系统抗局部阴影的能力。但基于Boost-Buck电路的结构所需要功率器件较少，效率较高，且接线方便，易于模块化处理和扩建。