型V-I输出特性 - MCU/SoC提高太阳能板效率

　　图3.太阳能电池的V-I特点

　　图4说明了太阳能电池功率和电压的对比图。可以看出，对于短路电流(Isc，功率图最左面点)，和开路电压(Voc，功率图最右面点)，面板输出功率都为零。在某一个点，称为最大功率点，输送到面板的功率是最大的。MPPT算法的目标是使太阳能面板工作在这一点上，输出最大功率。

　　图4 功率与电压对比图

　　面板输出连接到DC-DC转换器单元，其将面板电压转换成一个适合电池充电的可用电压。DC-DC单元包括由MOSFET、电感、滤波器。操作DC-DC转换器必要的开关脉冲(PWM)由MCU产生。紧接着DC-DC单元的是一个MOSFET开关，用于通过面板改变负载。正如之前的解释，对于给定的温度和日照，面板输出功率随连接的负载变化而变化，对于某个特定负载，功率传输最大。可变负载也可称为可变操作点。我们的目标是跟踪这个变化的最大功率点。

　　用于来跟踪最大功率点机制的流程图如图5所示:

　　图5 MPPT算法的流程图

　　这个MPPT设计方法是基于PV阵列输出电压或电流规则的，或者基于相应的参考电压或电流信号，要么是常数或来自PV光伏阵列输出特性(例如，功率和功率变化)。该方法的一个变化是直接使用dc/dc转换器占空比作为控制参数，强制导数dP/dD为零，这里P是PV阵列输出功率，D是占空比。因此只需要一个控制环路。

　　最常用的扰动观察法是最MPPT算法。在该方法中，连接MOSFET(隔开面板和电池)的PWM的占空比变化量很少，只有几dW。如果这少量变化增加了。面板电压和电流会测量到，相应的功率变化dP也会观察到。如果变化是正的，那么扰动是正确的方向，我们继续在相同的方向扰动(例如，增加占空比)。如果功率改变是负的，那么就要翻转颠倒扰乱方向(例如，减少占空比责任周期)然后继续工作。这种算法的主要目的是总是提升功率曲线，以达到从太阳能电池输出最大功率。通过这种方式，我们可以使太阳能电池板总是工作在提供最大功率的点上。

　　如果还没有实现MPPT系统，连接到面板的负载总是一成不变的，它不可能工作在最大功率点。因此，它将不再从面板捕获最大功率。