MPPT 太阳能锂电池充电器设计

摘要：太阳能电池输出曲线具有非线性的特点，

 传统太阳能充电器对太阳能电池

的利用效率低。文章在经过数学模型分析基础上，

 提出采用改变占空比使充电电流最大

的

MPPT 跟踪策略， 大幅提高太阳能电池利用率。同时通过 BUCK 电路与 SPCE061 单

片机对充电过程进行监控，

 采用三段式算法保证锂电池性能， 提高其寿命。最后通过实

验数据对比验证了该方案的实用性和有效性。

　　

0   引言

　　太阳能的绿色与可再生特性，

 使其在低碳和能源紧缺的今日备受关注。锂电池因比

能量高、自放电低的特性，

 逐渐取代铅酸电池成为主流。由目前常用的太阳能电池的输

出特性可知，

 太阳能电池在一定的光照度和温度下， 既非恒流源， 亦非恒压源， 其最

大功率受负载影响。而锂电池可看作一个小负载电压源。如不加控制直接将二者连接，

 

则将太阳能电池的工作电压箝位于锂电池工作电压，

 无法高效利用能源。

　　本文采用

SPCE061 单片机， 利用 MPPT 技术使太阳能电池工作于最大功率点， 并

且对锂电池的充电过程进行控制，

 延长锂电池使用寿命， 保证充电安全。

　　

1  最大功率点跟踪技术原理（ Maximum Power Point Tracking 简称 MPPT）

　　太阳能电池有着非线性的光伏特性，

 所以即使在同一光照强度下， 由于负载的不

同也会输出不同的功率。

　　其电压、电流与功率在光照度

1 kW/ m2 , T = 25 

℃条件下的输出曲线如图 1 所示。其

短路电流

i sc 与开路电压 uoc 由生产商给出， Pmpp 为该条件下的最大功率点。

　　由于太阳能电池受到光强、光线入射角度、温度等多种因素的影响，

 最大功率相应

改变，

 对应最大功率点的输出电压、输出电流和内阻也在不停变化。因此， 需要使用基

于

PWM 的可调 DC/ DC 变换器， 使负载相应改变， 才能使太阳能电池工作在最大功率

点上。