随着全球能源危机和环境污染问题越来越突出,太阳能以其储量无限、清洁环保的优势受到世界各国的关注,相应的光伏产业的发展迎来了春天,光伏发电技术的应用范围也越来越广。而如何提高光伏发电系统的发电效率和降低发电成本是光伏发电普遍应用的前提,因此研究光伏发电技术相关问题具有重要的意义。本文以家用独立光伏发电系统为研究对象,设计了一套适用于内蒙古鄂尔多斯地区某一户家庭的独立光伏发电系统。本文针对内蒙古鄂尔多斯地区的气象特征以及家庭用电需求设计了一套系统容量配置方案。利用PVSYST软件对系统运行进行仿真分析,验证了容量配置的合理性;通过研究光伏电池的工作原理和伏安特性,提出了最大功率跟踪(MPPT)的必要性;对比分析了常见MPPT控制方法的优劣,提出了一种改进型的MPPT控制方法,并在Matlab中建立了改进型MPPT控制方法的仿真模型,结果表明这种控制方法能够很好的解决跟踪速度和跟踪精度不能同时满足的矛盾;对家用独立光伏发电系统控制器做了开发研究,将电池管理系统(BMS)的概念引入到控制器的设计中,有效的提高了电池组的性能和使用寿命;针对控制器的硬件和软件做了详细的设计,并制作完成了PCB板;搭建了家用独立光伏发电系统实验平台,对光伏电池伏安特性、蓄电池充放电保护策略、均衡策略以及触摸显示模块进行验证;以废旧的空调壳为基础制作了家用独立光伏发电系统的控制柜,将实验设备合理的布置在控制柜之内,最终实现了系统的自动运行,且可靠性较高。本文设计研发的小型家用独立光伏发电系统对之后产品开发和应用具有一定的指导意义。