不可再生能源的日益紧缺和环境污染问题引发了新能源技术的广泛研究与应用。光伏直流微网发电系统因其显著的环保、能源和经济效益被越来越多的国家大力推广。光伏微网系统中,前端单向升压DC-DC变换器作为光伏阵列与直流母线的接口电路,是微网系统中主要的能量来源通道,对系统中电能的数量与质量起着关键的作用;储能双向DC-DC变换器作为储能装置与直流母线的接口,是微网系统能量的储存与补充通道。因此光伏微网的DC-DC变换器及其控制的研究具有非常重要的研究价值和实用意义。模型预测控制技术(MPC)因具有优越的处理约束条件的能力而受到越来越多关注。因此本文结合模型预测控制技术,研究了前端升压直流变换器与储能双向直流变换器集成的DC-DC变换器结构及其控制。本文的研究内容主要包括以下方面:(1)研究了一种三端口集成DC-DC变换器的工作原理并构建其数学模型。首先,研究了前端升压直流变换器与储能双向直流变换器在光伏微网中连接方式,并采用不对称Boost集成移相全桥三端口DC-DC变换器将二者进行集成;然后,分析其工作原理;最后,根据其拓扑结构的特点进行数学建模,为研究最大功率跟踪(MPPT)和均流(Current-sharing)技术奠定基础。(2)建立了光伏电池的仿真模型并提出本文所采用的MPPT方法。首先,根据光伏电池的等效电路,对其建立四参数数学模型,并建立仿真模型;然后通过分析比较几种常用的MPPT方法的优缺点,提出采用变步长扰动观察法(VS-P&O)以弥补传统方法的不足,并对该方法进行仿真验证。(3)研究了模型预测最大功率跟踪控制方法(MPC-MPPT)。首先,介绍模型预测控制(MPC)的基本原理,并建立三端口DC-DC变换器MPC-MPPT的预测模型;然后研究一步预测及两步预测的MPC-MPPT算法;最后对MPC-MPPT进行仿真验证,仿真结果表明MPC-MPPT比传统MPPT算法有更好的动态性能。(4)研究了模型预测均流控制方法(MPC-current-sharing)。首先,分析DC-DC变换器并联系统中产生环流的原因,提出采用下垂(Droop)法解决问题;然后,并建立三端口DC-DC变换器模型预测下垂控制(MPC-Droop)预测模型,设计MPC-Droop控制方案,通过仿真验证了MPC-Droop方法的有效性。