随着光伏电站的功率等级不断增大，大型光伏电站是大规模利用太阳能资源的有效形式。直流升压汇集系统能解决传统交流升压汇集系统谐波谐振、无功传输、成本较高等日益突出的问题，因此，大型光伏电站采用直流升压汇集方案成为未来发展方向。目前光伏直流升压汇集系统在国内外尚处理论研究与样机研制阶段，相关控保技术的空白是限制其发展的重要因素。尤其针对光伏直流升压汇集系统中多变换器共存、多变换器串/并联组合的新场景，缺少故障机理分析，无法针对性地设计控制保护方案。基于此，本文分析并建立大型光伏电站直流升压汇集系统模型，研究直流侧典型的双极短路故障特性，提出一种基于多变换器控制的双极短路故障保护策略，为光伏直流升压汇集系统的协同控保体系研究提供一定理论支撑和指导。
　　首先，针对光伏电站送出方式，论文综合考虑光伏发电单元的直流输出特性、直流电网电压等级、系统内各类型变换器的拓扑与控制策略，采用串联升压结构，将典型的光伏直流升压汇集系统分为光伏变换器模块、直流汇集传输线与并网逆变器，并分别对各部分进行建模与工作原理分析。
　　其次，研究了光伏直流升压汇集系统的控制策略。分析了串联升压型光伏变换器模块的工作原理，基于Boost全桥隔离型升压变换器实现光伏系统最大功率点跟踪控制。并网逆变器采用模块化多电平换流器，基于建立的数学模型对所采用的双环控制策略进行分析。此外，为实现光伏变换器模块直流汇集侧与并网逆变器侧两端系统的可靠连接，提出了系统运行控制策略，光伏变换器模块采用最大功率点跟踪控制，逆变器通过两阶段预充电后采用定电压与无功功率控制。通过仿真验证了整体系统设计方案的可行性与控制策略的有效性。
　　最后，针对系统直流侧典型的双极短路故障，基于所建立的光伏直流升压汇集系统模型与系统内部多变换器的控制策略，研究双极短路故障发生后系统运行机理，得到故障后电气量的变化趋势，将故障过程划分为不同阶段，并分析得到不同故障阶段下系统的等效电路，推导了故障电流表达式。结合变换器拓扑特点，提出了基于多变换器控制的故障保护策略。通过仿真验证了故障特性分析的正确性，并验证了基于多变换器控制的双极短路故障保护策略的有效性。