随着能源需求量不断加剧,可再生能源因储量大、清洁无污染等优点已成为发展的必然趋势。可再生能源发电系统如光伏发电系统在前期投资大、发电成本比较高,因此提升功率变换装置的发电效率和安全可靠性,对于更快取得经济效益和保证供电质量具有重要意义。本文首先研究一种新型的逆变器拓扑结构,该拓扑具有双输入双降压式的结构特点,同时逆变桥臂间可以输出五种电平。论文详细介绍了该五电平逆变器的工作模态和调制策略,在此基础上通过Boost电路将光伏阵列升压后给逆变器高压输入端供电,低压输入端则直接由光伏阵列供电,从而构建适用于新能源发电领域的高可靠性光伏变换系统。通过对开关器件的应力分析和损耗计算,从理论上验证了本文研究的新型光伏变换系统效率能够得到提高,优于采用全桥逆变器的传统两级式光伏变换结构。针对局部阴影条件下,光伏阵列输出呈现多峰特性的情况,采用新兴的人工智能粒子群算法进行最大功率跟踪,并对算法中的迭代参数包括惯性权重和调节系数进行优化。将改进的粒子群算法应用在新型高可靠性光伏变换器中,分析系统工作原理并给出了系统并网运行的整体调制策略。最后,本文设计并研制了一台1kW的原理样机,实现了基于DSP的全数字控制。实验验证了新型高可靠性光伏变换器系统的拓扑结构、控制算法和调制策略的可行性和有效性,并且与传统的光伏变换器相比,具有更高安全可靠性和更高效率的优点。