小功率光伏系统 MPPT 模拟控制电路

摘要： 由于安装条件所限， 一些特殊场合无法安装大功率太阳能电池， 采用最大功率点跟踪技术可以在太阳能电池一定的条件下

提高输出性能。 常规 MPPT 方法不适用于小功率太阳能系统， 根据太阳能电池功率点分布的特有规律， 结合高效开关电源变换技

术， 提出一种不需使用单片机， 采用模拟电路进行电压跟踪实现最大功率点跟踪的简便方法。

关键词： 太阳能电池； 最大功率点跟踪； 模拟电路； DC ／ DC 变换器

1

引言

在 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 中 ， 由 于 受 环 境 因 素 的 影 响 ，

其输出具有非线性特性， 造成太阳能电池与负载之间不匹
配， 从而降低了太阳能电池的输出效率

［

1

］

。

为提高电能的利用率， 最大功率点跟踪

MPPT

（

Maxi-

mum Power Point Tracking

）

是一种有效的方法， 目前国内

外关于最大功率点跟踪技术已经有很多方法， 如定电压跟
踪法、 扰动观察法、 增量电导法、 二次差值法等

［

2－5

］

，

这些

控制方法各有其优缺点

［

6

］

。

太阳能光伏发电系统通常由太

阳能电池组、 蓄电池组、 充放电控制设备等部分组成 。 以
前研究出的最大功率点跟踪方法中， 对系统中各部分的动
态 模 型 参 数 设 置 过 于 复 杂 ， 导 致 这 些 方 法 的 实 现 难 度 大 ；
另外， 以前的研究几乎都采用单片机作为最大功率点跟踪
控制电路的核心元件， 存在着静态功耗较高、 程序运行错
误可能等缺陷， 对类似海上导航灯浮标等用途的小功率光
伏发电系统实用性不强。 根据太阳能电池功率点分布的特
有规律， 结合高效开关电源变换技术， 本文提出一种不需
使用单片机、 采用比较简单的模拟电路进行电压跟踪 ， 从

而实现太阳能电池最大功率点跟踪的简便方法。

2

太阳能电池的功率分布特点

太阳能电池受到的外界影响因素 （温度、 光照等） 很

多， 且它的输出特性是非线性的。 图

1

为某太阳能电池的

伏安 （电压

－

电流） 特性， 图

2

为其伏瓦 （电压

－

功率） 特

性

［

7

］

。

从图中可以看到， 在常温下，

200W ／ m

2

日照时， 最大

功率点发生在电压约为

380V

；

而

1000W ／ m

2

日照时， 最大

功 率 点 发 生 在 电 压 为

430V

附 近 ， 如 图

1

（

a

）

和 图

2

（

a

）

中的虚线所示。

（

b） 相同日照不同温度

图

1

太阳能电池的伏安特性

（

a） 常温不同日照