随着社会经济的飞速发展，能源供应和环境压力日益严峻，开发利用新能源成为了解决能源问题的突破口，而太阳能是一种具有资源广泛、易获取、无污染等优点的新能源，日益得到人们的广泛关注。光伏发电是利用太阳能的主要形式，优化光伏系统和提高光伏发电效率，是光伏领域里的研究热点。本文以光伏阵列功率优化问题为研究对象，主要研究内容为光伏阵列建模和功率特性分析、光伏阵列功率优化、光伏系统并网控制、光伏并网系统设计等，并基于理论研究和仿真分析，研制了光伏实验平台。本文首先介绍光伏电池基本模型，分析了光伏电池的基本电气特性和光伏组件的功率失配特性，建立了光伏支路和阵列模型，详细分析了局部阴影条件下的光伏支路和阵列的功率特性，得出局部阴影条件下的光伏阵列特性复杂化、呈现多峰等特点结论。对常规的几种最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）方法进行了简单介绍，指出常规MPPT方法在光伏阵列局部阴影条件下容易失效，无法追踪到全局最大功率点（Global Maximum Power Point，GP），并介绍了几种局部阴影条件下的全局最大功率点追踪（Global Maximum Power PointTracking，GMPPT）方法，为光伏阵列的功率优化提供了理论基础。结合对光伏阵列支路功率特性的分析，提出了一种基于支路串联电压源的光伏阵列功率优化设计方法，通过对阵列支路串联电压源，使得每条支路都运行在最大功率点（Maximum Power Point，MPP），达到光伏阵列的最大功率输出。与其它GMPPT方法进行了对比仿真，并进行了实验验证，该优化设计方法进一步提高了阵列输出功率，方法简单，适用于串并联型光伏阵列，具有实际参考价值。介绍了几种光伏并网系统，详细分析了Boost直流变换器的原理和参数设计方法，分析了常见的逆变器输出电流控制和闭环控制方法，建立了光伏并网系统模型，仿真验证了闭环控制的正确性，对实验平台的研制具有参考价值。最后本文设计了2kW的光伏并网系统实验平台，主要包括系统主电路的参数设计、电感的制作、采样电路和驱动电路的设计等，接着对PCB板的设计过程进行了总结，然后给出了系统的软件主程序、中断程序和AD子程序流程图，最后对实验结果进行了分析。