从图

2

（

a

）

可以归纳得出： 在某一日照下， 太阳能电

池 的 最 大 功 率 点 发 生 在 其 开 路 电 压 的

80％

处 。 需 要 说 明

的 是 ， 一 般 单 晶 硅 和 多 晶 硅 太 阳 能 电 池 都 符 合 这 个 特 性 ，
但 非 晶 型 太 阳 电 池 的 最 大 功 率 点 在 其 开 路 电 压 的 约

68％

处

［

8

］

。

这样一来要解决的问题似乎就比较简单了 ： 对某块太

阳能电池， 只要先测出其开路电压， 然后以此开路电压的

80％

为输出最大功率的标准电压 ， 使用中 始 终 保 持 这 个 电

压 就 能 输 出 最 大 功 率 。 其 实 不
然 ！ 如 图

1

（

b

）

和 图

2

（

b

）

中 的 虚 线 所 示 ： 在 同 一 日 照
下， 温度为

50℃

时 ， 太 阳 能 电

池 的 最 大 功 率 点 发 生 在 电 压 为

380V

；

温 度 为

0℃

时 ， 最 大 功

率点发生在电压为

520V

。

随着

日 照 和 温 度 的 变 化 ， 太 阳 能 电
池 的 开 路 电 压 也 是 不 断 改 变
的 ， 在 某 一 温 度 和 照 度 条 件 下
满 足 最 大 功 率 点 条 件 ， 在 另 一
温 度 和 照 度 条 件 下 则 不 能 满

足 。 因 此 用 固 定 的 电 压 作 为 输

出最大功率的标准电压不能满足太阳能电池在各种日照和
温度下的最大功率输出要求。

3

实现最大功率点跟踪的方法

3．1 MPPT

实现策略及电路组成

由 于 太 阳 能 电 池 的 最 大 功 率 点 电 压 约 为 开 路 电 压 的

80％

，

所以只要测量出太阳能电池板工作 当 时 日 照 和 温 度

下 的 开 路 电 压 ， 以 此 开 路 电 压 的

80％

作 为 最 大 功 率 点 电

压， 即可输出最大功率。

在 工 作 过 程 中 ， 由 于 日 照 和 环 境 温 度 是 不 时 改 变 的 ，

因 此 ， 太 阳 能 电 池 的 开 路 电 压 也 是 随 时 变 化 的 ，

MPPT

控

制 电 路 应 每 隔 一 段 时 间 就 再 次 测 量 太 阳 能 电 池 的 开 路 电
压， 并以新测得开路电压的

80％

作为最大功率点电压。

图

3

为

MPPT

控制电路的示意图。 电路 由 开 路 电 压 取

样 电 路 、 电 压 比 较 器 、 储 能 电 容 器 和

DC ／ DC

变 换 器 等 组

成。

3．2

电路工作原理

3．2．1

开路电压的取样

开 路 电 压 取 样 电 路 由 定 时 脉 冲 产 生 器 、 取 样 电 阻

R1

和

R2

、

电压跟随器

A1

等构成。 定时脉冲产生器产生一定

宽度的取样控制脉冲控制继电器

J

的工作，

K1

和

K2

分别

为继电器

J

的常闭触头和常开触头，

J

得电时，

K1

由闭合

变成断开， 切断太阳能电池的主供电回路， 太阳能电池接
近开路；

K2

则由断开变成闭合， 这时电压跟随器

A1

输出

的电压为：

U

o1

＝ U

os

R

2

R

1

＋R

2

其 中 ：

U

os

为 太 阳 能 电 池 的 开 路 电 压 ；

U

o1

为 电 压 跟 随

器

A1

的输出电压。 这个输出电压

U

o1

反映了太阳能电池开

路 电 压 的 大 小 ， 从 而 完 成 了 对 太 阳 能 电 池 开 路 电 压 的 取
样。

为保证取样电压尽可能反映太阳能电池的实际开路电

压 ，

K

1

（

Q

1

）

断 开 时 太 阳 能 电 池 的 负 载 电 流 要 尽 可 能 小 ，

所以集成运算放大器和定时脉冲产生器等电路的电源由

C

2

供电； 考虑到取样期间太阳能电池并没有完全断开，

U

os

会

图

3

MPPT

控制电路的示意图

（

b） 相同日照不同温度

图

2

太阳能电池的伏瓦特性

（

a） 常温不同日照