比实际的开路电压略低， 再考虑取样结束后

C

1

上的电压在

保 持 期 间 会 有 微 小 下 降 等 因 素 ，

R

1

和

R

2

的 取 值 应 使 取 样

电压

U

o1

比理论值略高。

3．2．2

取样电压的保持

取 样 输 出 电 压 使 电 容

C

1

充 电 至

U

o1

；

取 样 完 成 后 ， 取

样控制脉冲结束， 继电器

J

失电，

K2

由闭合变成断开， 电

容 器

C

1

保 持 取 样 电 压

U

o1

，

在 下 一 个 取 样 脉 冲 到 来 前 ，

C

1

上的电压基本不变。 需要说明的是， 为了使

C

1

上的电压在

保持 期 间 尽 可 能 维 持 不 变 ， 电 压 比 较 器

A2

应 选 用 高 输 入

电阻的运算放大器， 如

TL082

等采用场效应管作输入级的

集成运放。

3．2．3

储能及电压转换

取 样 完 成 后 ，

K1

由 断 开 恢 复 成 闭 合 ， 接 通 太 阳 能 电

池主供电回路， 太阳能电池对储能电容

C2

充电储能。

R3

和

R4

为储能电压取样电阻。 随着充电的进行，

C2

上的 电 压 逐 渐 升 高 ， 电 压 比 较 器

A2

的 同 相 输 入 端 的 电 位

U

i2

也逐渐升高：

U

i2

＝ U

c2

R

4

R

3

＋R

4

，

其 中 ：

U

i2

为

A2

的 同 相 输 入 端 电 位 ；

U

c2

为 储 能 电 容

C2

上的电压。

由 于 太 阳 能 电 池 的 输 出 受 到 光 强 、 温 度 等 因 素 的 影

响， 要输出最大功率， 必须采用

DC ／ DC

变换器将

C2

上储

存的电能进行电压转换后对蓄电池充电

［

9

］

。

当

U

i2

上 升 至 高 于

U

o1

时 ，

A2

输 出 高 电 平 ， 控 制

DC ／

DC

变换器工作， 将

C2

上储存的电能转换成合适的电压和

电 流 对 蓄 电 池 充 电 。 这 时 ， 储 能 电 容

C2

一 方 面 接 受 太 阳

能 电 池 来 的 充 电 电 流 ， 同 时 也 在 为

DC ／ DC

供 电 而 放 出 电

流 ， 设 置

DC ／ DC

工 作 电 流 略 大 于 从 太 阳 能 电 池 来 的 充 电

电流， 这样

C2

总的来说处于放电状态； 随着放电的进行，

C2

两端的电压逐渐下降，

U

i2

也跟着下降， 当

U

i2

下降到低

于

U

o1

时，

A2

输出低电平，

DC ／ DC

停止工作； 这时储能电

容

C2

上只有太阳能电池来的充电电流，

C2

两端的电压逐

渐 上 升 ， 储 能 增 加

U

i2

也 跟 着

上 升 ； 当

U

i2

再 次 上 升 至 高 于

U

o1

时 ，

A2

再 次 输 出 高 电 平 控

制

DC ／ DC

变换器将

C2

上储存

的电能转换成对蓄电池的充电
电流； 如此周而复始。

R5

为电压比较器

A2

的回

差反馈电阻， 决定电压比较器
的 回 差 范 围 ， 使 电 压 比 较 器

A2

在

U

i2

略 高 于

U

o1

时 输 出 高

电平， 在

U

i2

略低于

U

o1

时输出

低电平

［

10

］

。

R5

的 值 越 大 ， 回

差范围则越小， 太阳能电池越
接近最大工作点。 但过窄的回

差 范 围 会 使

DC ／ DC

变 换 器 频 繁 通 断 ， 选 择 容 量 较 大 的 储

能电容

C2

时， 电压比较器

A2

可 以 选 择 较 小 的 回 差 范 围 ，

这样可以使太阳能电池尽可能工作在接近最大功率点处。

3．2．4

取样电阻的设置条件

当满足条件：

U

o1

＝ U

i2

，

U

os

R

2

R

1

＋R

2

＝ U

c2

R

4

R

3

＋R

4

，

U

os

R

2

R

1

＋R

2

＝ 0．8U

os

R

4

R

3

＋R

4

，

即：

R

2

R

1

＋R

2

＝ 0．8R

4

R

3

＋R

4

时， 能使

C2

上 的 电 压

U

c2

始 终 保

持在

0．8U

os

上下，

C2

就可以从太阳能电池得到最大功率。

3．3

几个具体问题

（

1

）

DC ／ DC

变换器的工作电流应略大于太阳能电池的

峰 值 电 流 ， 保 证 在 最 强 自 然 光 照 下

DC ／ DC

变 换 器 工 作 有

间隙， 这样才能不浪费太阳能电池输出的能量。

当然， 采用

PWM

控制充电电流的

DC ／ DC

变换器更加

有利， 在最大功率点附近的电压区间，

C2

上电压较高时电

流 较 大 ，

C2

上 电 压 较 低 时 电 流 较 小 ，

DC ／ DC

变 换 器 工 作

可 以 没 有 间 隙 ， 使 储 能 电 容

C2

上 的 电 压 较 准 确 地 跟 踪 最

大功率点电压。

（

2

）

K1

和

K2

的动作次序。

K1

为常闭 触 头 ，

K2

为 常

开触头， 在开始对开路电压取样时， 两个触头的动作次序
应为

K1

先断开、

K2

后闭合； 在结束取样转到正常工作状

态时， 触头的动作次序应为

K2

先断开、

K1

后闭合。 用电

磁继电器的一对机械触头很容易实现这样的动作次序 ， 而
如果

K1

、

K2

采用电子开关则应注意 设 置 动 作 延 迟 ， 否 则

得不到正确的开路电压取样值。 图四电路中用

Q1

和

Q2

两

只

PMOS

场效应管作电子开关代替

K1

和

K2

，

采用一只非

门电路作反相和延迟， 可以做到取样结束转到正常工作状
态时电子开关的动作次序为

Q2

先断开、

Q1

后闭合， 保证

取样电压正确反映太阳能电池的开路电压。 但在开始对开

图

4

PMOS

管作电子开关的

MPPT

控制电路示意图