2 精粗調組合pwm新控制方法
針對上述3種方案的缺點，本文提出了一種精粗調組合pwm控制的新控制方法。仍然將光伏電池分成n個獨立的相同配置的光伏子陣列(i=1，2，…n)，但是只有第1個光伏子陣列(i=1)採用pwm控制，其餘的光伏子陣列(i=2，3，…n)仍然採用普通的開關控制，控制方式為：假設n個光伏子陣列全部導通時的總光伏電流為i，則每個光伏子陣列單獨導通時的光伏電流為i/n，如果第1個光伏子陣列的pwm控制占空比變化範圍為0~k，則第1個光伏子陣列的pwm電流可以精確控制到(j/k)×(i/n)，其中j=0~k變化；如果將第1個光伏子陣列的pwm精確控制和其餘n-1個光伏子陣列的開關粗略控制相配合，則可以得到電流變化範圍在0~i之間的任意的精確電流輸出，其值為：
(j/k+m)×(i/n)，其中m是其餘n-1個光伏子陣列導通的個數，m=0~n-1(m=0，表示其餘n-1個光伏子陣列全部關斷)；控制器只需要選擇計算m(0~n-1)和j(0~k)值的大小，就可以控制精確的光伏電流輸出，電流分辨精度為i/(kn)，相當於前述第3類全控型的pwm控制方式中pwm占空比變化範圍是0~kn的控制效果。
3 精粗調組合pwm控制實現
本控制器的微處理器採用的是c8051f020微控制器[4]，如圖1所示。通過外部2個電流感測器和電壓檢測電路，分別經過微處理器內部ad轉換獲取光伏電流、負載電流和蓄電池電壓等引數。微處理器同時發出n個開關控制訊號，其中第1個訊號由微處理器內部的pwm控制單元產生，第2~n個訊號由微處理器內部的普通數字i/o口(非pwm)產生。
當第i個功率電子器件被控制導通時，第i個光伏子陣給蓄電池充電，並為負載供電，對蓄電池充電控制的原則是在不同的時段進行不同的恆壓充電。充電過程分為強充、均充、吸收和浮充4個過程，除強充外，均充、吸收和浮充3個階段都是恆壓控制，對蓄電池的恆壓控制可以採用各種智慧型控制演算法，本控制器具體採用的是pi(比例積分)調節演算法，再配合精粗調組合pwm控制方法綜合實現。
控制系統傳遞函式結構如圖2所示，vs是蓄電池電壓設定值，vo是蓄電池電壓實際輸出值，二者之差△v輸入pi調節器，得到期望輸出電流io，對io採用精粗調組合pwm實現，實現流程圖如圖3所示。即：將io除以(i/n)，取餘數得到j，取整數得到m。
再令第1路光伏子陣列的pwm占空比為j，令其餘光伏子陣列中有m個導通，剩餘的光伏子陣列斷開，則得到精確的io輸出:io=(j/k+m)×(i/n)。該電流提供給蓄電池和負載，通過pi演算法維持蓄電池輸出電壓vo為恆壓。
在乙個由6路光伏子陣組成的控制系統裡，其第1路光伏子陣的pwm電壓、電流和總光伏電流波形如圖4所示。這裡的電壓是指功率電子開關兩端電壓，而在乙個相對時間裡，第2路到第6路光伏子陣電壓和電流變化很少(除非粗調有動作)，否則就是直線。
本方案只有1個光伏子陣列採用pwm控制，其餘的光伏子陣列仍然採用普通的開關控制，與全部光伏陣列併聯後進行總的pwm控制相比，這種精粗調組合實現的pwm精確控制其pwm開關能量損耗減少了(n-1)/n(n為光伏子陣列個數)，縮小了散熱片體積；由於仍然採用多個獨立的光伏子陣列分別控制，在相同的電壓等級下，對功率開關器件的電流等級要求很低，可以採用低成本的功率開關器件併聯實現1個子陣[5]，降低了成本，同時又兼有對全部光伏陣列進行pwm控制的高精度電流輸出，經測試系統穩壓輸出符合國家標準[6]。由於參與pwm斬波的電流小，電磁相容性好，已經通過了電磁相容標準測試，並取得ce認證。已在-48 v標稱電壓、30 a~400 a電流範圍的系列光伏控制器上得到實際應用。
執行實踐表明，此方案完全達到了預期設計效果。
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