跨昼夜长航时高空飞艇,具有留空时间长、用途广泛、生存力强、可重复使用、使用维护成本低等优点,可搭载任务系统,执行高分辨率对地观测等多种任务,在国家军事和经济建设方面应用价值很高。由于具有高经济性和环保性等特点,越来越多的国家已开始将飞艇的开发研制作为发展重点,开展了许多相关领域的技术攻关和研究,以太阳能电池为主要能量来源,并利用储能电池实现间断性发电环节与持续性负载之间的能量缓冲。本文在系统母线电压要求最高600V的基础上,设计了适合高压大功率条件下使用的光储功率控制器,主要的研究内容如下:为了设计功率密度较高的光储电源,首先分析现有光储系统相关的电路拓扑、控制策略以及相关的硬件设备,将相关内容整理对比,根据本文系统参数,指导设计将光储模块作为系统基本单元,多个模块串并联组成飞艇电源系统。每个模块内部根据功能可以分为光伏控制单元和功率输出单元,光照条件良好或恶劣的环境中实现光伏功率合理利用,各储能单元能量均衡,保障系统母线电压稳定。硬件电路中选择性能更好的氮化镓功率器件,作为控制器的主开关元件,以提高系统开关频率,优化设计了主电路无源器件参数,进一步提高装置的功率密度。为了光储系统内部的协调控制,将多个光储模块串联构成组串,各模块的功率输出单元由一个微处理器控制成为功率输出模块,可以提供有一定冗余性的负载功率,但不会过多的增加硬件成本。在功率输出模块的输入功率处于非平衡状态时,为了使系统采用载波移相PWM技术,依然可以实现倍频效果,提高输出电压质量,降低系统纹波,本文提出两种改进的载波移相调制方式,分别从组串调制电压和电感电流两个角度进行理论分析,得出改进的移相角算法,通过MATLAB仿真证明了算法的有效性。对于功率输出模块的启动阶段,采用电压软启动的方式,使电感电流平稳增加到指令值,避免出现电感饱和失效的问题。为了提高光储系统的稳定性,分析Boost、Buck变换器开关管可能发生的故障类型,使控制器根据故障信号判别是否采取不同的应对措施,尽可能保证负载设备的正常运行,降低电源故障造成的不利影响,仿真验证了应对故障措施的合理性。为了优化光储系统的能量管理策略,在光伏电池一直追踪最大功率点的常态化模式中,加入恒功率工作方式,直接提供负载侧所需的功率份额,减少了储能单元的充放电次数;特殊工况下功率输出模块选择直通模式,提高系统效率;在各半桥出力指数的计算方面,加入蓄电池SOC因素,自主调节各光储模块的输出功率,使系统智能运行,通过simulink仿真模型证明了控制策略的有效性。