智能太阳能最大功率跟踪系统.pdfVIP

2010年6月 光 源 与 照 明 ．2010年第2期 智能太阳能最大功率跟踪系统 刘 卓 刘克富 赵海洋 李志豪 复旦大学电光源研究所 (上海200433) 摘 要 随着社会的发展 ，能源危机 日趋严重 ， 阳能的研究与应用也愈来愈受到世界各国的重视 。然而太阳能电池特性是，在 温度和太阳能辐射等一致情况下，其输出功率随着输出电压呈单峰曲线。采用最大功率跟踪 (MPPT)能大幅提高功率输出，实际对 于太阳能应用 ，MPPT必不可少。提出MCU为控制器的嵌入式 SPEIC电路系统，实现最大功率跟踪。结果表明，系统在各种辐射 强度下均明显增加了输出功率。 关键词 太阳能 最大功率跟踪 (MPPT) 充电 SPEIC电路 O前言 太阳能电池板的等效电路和半导体PN结特性，可以用 下式表示太阳能电池板的输出电流与输出电压的关系埘： 人类当前使用的能源主要来 自煤炭、石油等化石 Jr=，nh一厶一Ln (1) 能源。而占人类能源消费大部分的煤炭、石油等化石 能源都是不可再生资源。据有关资料报导，依日前石 I：，ph一 {exp 一1)一 (2) 油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限大约为 其中： 1t80-1510亿吨。以上世纪 90年代世界石油的年开 ，为光伏电池输出电流，即工作电流； 采量 33．2亿吨计算，石油储量估计可维持到 2050年 为光伏电池输出电压，即工作电压 左右；天然气储备估计在 i318×10’～l529×10Mm3， ，Dh为太阳能电池板在阳光照射下产生的电流，即 年开采量维持在2300Mm左右，将在6O年左右内枯 光生 电流 ； 竭；铀的年开采量为每年6万吨，根据 1993年世界能 为太阳能电池板的逆向饱和电流； 源委员会的估计，铀也将于本世纪30年代中期宣告枯 q为电子的电荷量； 竭。煤的储量约为5600亿吨，上世纪90年代煤炭年 口为太阳能电池板的理想因数，当T=298K时， 开采量约为33亿吨，可以供应 169年 ”；应而新能源 妇取值2．8； 的开发与应用，势在必行。作为新能源之一的太阳能， k为玻尔兹曼常数； 更是受到越来越多的国家重视，运用越来越广泛。 为光伏电池表面温度； 太阳能光伏发电具有无污染 、取之不竭用之不尽 Rs为太阳能电池内部等效并联电阻； 等优点。太阳能光伏发电的特性是，发电功率由温度、 R为太阳能电池内部的等效串联电阻。 光辐射强度、太阳能电池板工作电压影响。为提高太 r}j上式模型可知，太阳能光伏电池阵列具有典型 阳能电池板的发电效率 ，最大功率跟踪不可或缺。 的非线性特性。 通过上述的太能电池的模型分析，太阳能电池板 1太阳能电池特性分析 的输出不仅与太阳能辐射强度有关，还与温度有关。 太阳能电池板由许多个小的太阳能电池组成 ，根 为了更好地理解太阳能电池的输出特性，分别分析太 据需要的电压和电流，通过相应的小太阳能电池块串 阳能电池的伏安特性及功率电压特性曲线随辐射强度 及温度而变化的曲线 ”¨。太阳能电池随辐射强度而 并联获得。每