当今世界随着人类社会的不断进步和工业化的迅猛发展,能源短缺和环境污染已经成为了亟待解决的社会难题。据估计,目前世界上已探明的三大化石能源储量可供人类使用的时间仅在百年左右,因此世界各国都将可再生能源视为重要的能源研究方向。本文聚焦于光伏发电系统领域,以五电平并网逆变器为研究对象,对五电平逆变器拓扑、相对应的调制策略以及其悬浮电容电压的平衡方法进行了研究。本文首先介绍了光伏产业的发展现状,对太阳能发电系统做了简单的分类,接着重点研究光伏系统中重要的一个环节——多电平并网逆变器。本文对传统多电平逆变器拓扑做了归纳总结,包括三电平逆变器拓扑、五电平逆变器拓扑和高电平逆变器拓扑。同时也总结了针对多电平逆变器拓扑的各种调制策略,包括空间矢量调制策略、载波调制策略、特定谐波消除调制策略等。在此基础上,提出了面向直流侧电压为1500V的新型五电平逆变器拓扑,该拓扑在输出高电平时电流能够流经较少的元器件,因此能从根本上减少导通损耗。接着,提出了适用于该拓扑的改进型调制策略,通过结合载波层叠调制策略和状态机,使得逆变器的开关损耗到达最小化。同时,通过悬浮电容电压的平衡方法保持悬浮电容电压的实时平衡。之后,建立该五电平逆变器的损耗数学模型,计算分析损耗分布,并通过具体算例与传统五电平逆变器进行对比。此外,本文还提出了一种给该逆变器内电容电压预充电的方法,可以保证在逆变器启动时各个元器件电压应力不会超出其在正常工况下承受的电压应力。最后,通过仿真模型和实验平台验证了所提出的五电平拓扑、调制策略以及电容电压预充电方法的可行性,并且对实验结果进行了分析。