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