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