在过去20年中,中国光伏发电产业以年均30%的速度增长,尤其是近两年,碳达峰和碳中和概念被频繁提及,新能源产业发展更为迅速。因此发展光伏发电产业前景广阔且具有重要的社会意义,其技术具有重要的科研价值。然而光伏发电系统仍存在安全可靠性差、电网适应性弱等技术问题,难以满足建设现代能源网络的重大需求,威胁我国的能源安全。光伏逆变器是光伏系统的重要组成部分,光伏逆变器控制相关的研究吸引了国内外学者的广泛关注。光伏逆变器基本的控制目标主要是中点电压平衡、并网电流无静差跟踪及其谐波抑制和漏电流抑制,但多个目标相互耦合互相干扰,耦合机理尚不明确,并且控制系统自适应性鲁棒性差,抗干扰能力弱,多指标协同耦合控制难。分数阶控制方法由于其控制自由度和控制精度的优势以及更强的鲁棒性,有望与逆变器拓扑设计相结合,保障光伏逆变系统的高效安全运行。本文着眼于光伏并网逆变器系统的中点电压、并网电流和漏电流等问题,创新性地提出分数阶控制方法和拓扑设计等手段实现逆变器中点电压平衡的鲁棒性控制、并网电流的无静差跟踪及其谐波抑制和共模漏电流抑制等多目标耦合控制,具体的研究内容如下:首先,介绍了分数阶微积分定义和分数阶控制理论的基本原理,并比较了整数阶控制器和分数阶控制器的差异。由于平相约束条件的鲁棒特性,本文将其引入分数阶PI（Fractional Order PI,FOPI）控制器,并提出改进的控制器参数整定算法,极大的降低了计算复杂度,增强了控制器的自由度、鲁棒性和动态性能。同时将提出的FOPI算法和空间矢量脉宽调制技术（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）相结合并应用在光伏逆变器中,实现了其中点电压的强鲁棒性平衡控制。仿真结果表明,相较于整数阶,分数阶控制系统能更好地应对参数干扰,具备更好的稳定性、鲁棒性和抗干扰能力和动态性能。其次,为消除同步旋转d-q坐标系复杂坐标变换带来的滤波器和电流分量之间耦合项,避免复杂的解耦控制并有效抑制特定电流谐波,提出了分数阶多谐振（Fractional Mutil-Resonant,FMR）控制算法来实现并网电流的无静差跟踪控制,在传递函数虚轴增加了开环极点,形成该频率下的谐振,可使基波和特定谐波频率处具有高增益,并且分数阶技术使控制器具有更高峰值和更宽频带,提高了系统的动态性能和频率鲁棒性。同时为了避免LCL滤波器谐振峰的影响,在FMR控制器的基础上提出了电容电流和并网电流双闭环有源阻尼控制策略。仿真结果表明,基于FMR算法的电流双闭环控制策略能够抑制滤波器谐振峰的影响,更好地实现并网电流的无静差跟踪及其谐波抑制,具备良好的稳定性、鲁棒性和动态性能。最后,在改进光伏并网逆变器控制算法的同时优化了拓扑设计。首先分析了光伏并网逆变器漏电流产生的原因,并介绍了非中点引线型LCL滤波和传统中点引线型LCL滤波的基本原理。针对以上两种方案存在的漏电流抑制效果不佳和耦合控制目标紊乱等问题,基于模型构建和理论分析,提出了双容性回路中点引线型滤波方案（Neutral Lead Type Filtering Scheme of Double Capacitive Loop,DCL-NL）来抑制漏电流。仿真对比结果表明,此方法相比前两种方法取得了明显更好的漏电流抑制效果,在额定输出大于30KVA时仅为国家要求最高漏电流的30%,并且对其他耦合控制目标没有影响,免于使用继电保护装置和限流电阻,避免了额外损耗,降低了系统成本和复杂度。