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在远离电网的偏远地区， 太阳能的发电利用光伏控制器、蓄电池组、光伏电池板组成独立光伏发电站， 其中光伏控制器是整个电站的核心。光伏控制器的拓扑结构通常有DC/DC 型和直通型两大类[ 1]，DC/DC 型又可细分为MPPT 型[ 2] 和谐振型等多种， 但DC/DC 型控制器由于有大的感性元件的存在， 在大电流应用时， 其体积、重量和热量都会急剧增加， 限制了其在大功率领域的实际应用； 而直通型控制器在大功率领域则相对具有优势， 即使光伏电流达到几百安培， 其体积、重量和热量相对都不会太大， 因此直通型控制器在移动通信基站、边防哨卡等大功率领域得到了广泛的应用。但直通型控制器仍然存在着一些缺陷， 以下对其优缺点进行分析。
1 现有控制方式的不足
现有的直通型光伏控制器对蓄电池充放电的控制通常采用3 类充放电控制模式。(1)逐级投入式系统[ 3]， 即将光伏电池分成N 个独立的光伏子阵列， 定义N 个蓄电池电压控制点Vi (i =1 ，2，…N；Vi
[$page] 2 精粗调组合PWM 新控制方法
针对上述3 种方案的缺点， 本文提出了一种精粗调组合PWM 控制的新控制方法。仍然将光伏电池分成N个独立的相同配置的光伏子阵列(i=1 ，2，…N)， 但是只有第1 个光伏子阵列(i=1) 采用PWM 控制， 其余的光伏子阵列(i=2，3，…N) 仍然采用普通的开关控制， 控制方式为： 假设N 个光伏子阵列全部导通时的总光伏电流为I， 则每个光伏子阵列单独导通时的光伏电流为I/N，如果第1 个光伏子阵列的PWM 控制占空比变化范围为0~K， 则第1 个光伏子阵列的PWM 电流可以精确控制到(j/K)×(I/N)， 其中j=0~K 变化； 如果将第1 个光伏子阵列的PWM 精确控制和其余N-1 个光伏子阵列的开关粗略控制相配合， 则可以得到电流变化范围在0~I 之间的任意的精确电流输出， 其值为：(j/K+m)×(I/N)， 其中m 是其余N -1 个光伏子阵列导通的个数，m =0 ~N -1(m=0 ， 表示其余N-1 个光伏子阵列全部关断)； 控制器只需要选择计算m(0~N-1) 和j(0~K) 值的大小， 就可以控制精确的光伏电流输出， 电流分辨精度为I/(KN)， 相当于前述第3 类全控型的PWM 控制方式中PWM 占空比变化范围是0~KN 的控制效果。
3 精粗调组合PWM 控制实现
本控制器的微处理器采用的是C8051F020 单片机[ 4]，如图1 所示。通过外部2 个电流传感器和电压检测电路， 分别经过微处理器内部AD 转换获取光伏电流、负载电流和蓄电池电压等参数。微处理器同时发出N 个开关控制信号， 其中第1 个信号由微处理器内部的PWM 控制单元产生， 第2~N 个信号由微处理器内部的普通数字I/O 口(非PWM)产生。当第i 个功率电子器件被控制导通时， 第i 个光伏子阵给蓄电池充电， 并为负载供电， 对蓄电池充电控制的原则是在不同的时段进行不同的恒压充电。充电过程分为强充、均充、吸收和浮充4 个过程， 除强充外， 均充、吸收和浮充3 个阶段都是恒压控制， 对蓄电池的恒压控制可以采用各种智能控制算法， 本控制器具体采用的是PI ( 比例积分) 调节算法， 再配合精粗调组合PWM 控制方法综合实现。
控制系统传递函数结构如图2 所示，VS是蓄电池电压设定值，VO是蓄电池电压实际输出值， 二者之差△V输入PI 调节器， 得到期望输出电流IO， 对IO采用精粗调组合PWM 实现， 实现流程图如图3 所示。即： 将IO除以(I/N)， 取余数得到j， 取整数得到m。再令第1 路光伏子阵列的PWM 占空比为j， 令其余光伏子阵列中有m 个导通， 剩余的光伏子阵列断开， 则得到精确的IO输出:IO=(j/K+m)×(I/N)。该电流提供给蓄电池和负载， 通过PI算法维持蓄电池输出电压VO为恒压。在一个由6 路光伏子阵组成的控制系统里
