太陽能電池板中MPPT與MPPC的含義介紹

最近的兩篇文章“低功率太陽能電池板的能量收集”和“太陽能電池充電器在低光照條件下保持高效率”，討論了如何使用低功率太陽能電池板有效地獲取能量。這兩篇文章都提到了一種稱為最大功率的概念，其在太陽能電池板的背景下是能夠從太陽能電池板提取盡可能多的功率而不會使電池板電壓崩潰的能力。在討論太陽能電池板和電源時，經(jīng)常使用諸如最大功率點跟蹤（MPPT）和最大功率點控制（MPPC）之類的術(shù)語。讓我們更詳細地研究這些術(shù)語的定義和含義。

從圖1中可以看出，太陽能電池板的輸出電流隨面板電壓呈非線性變化。在短路條件下，輸出功率為零，因為輸出電壓為零。在開路條件下，輸出功率為零，因為輸出電流為零。大多數(shù)太陽能電池板制造商將指定面板電壓為最大功率（V MP ）。該電壓通常約為面板開路電壓的70-80％（V OC ）。在圖1中，最大功率不到140W，V MP 低于32V并且我 MP 低于4.5A。

理想情況下，任何使用太陽能電池板的系統(tǒng)都會以最大功率輸出操作該面板。對于太陽能電池充電器尤其如此，其目標(biāo)可能是在盡可能短的時間內(nèi)捕獲和存儲盡可能多的太陽能。換句話說，由于我們無法預(yù)測太陽能的可用性或強度，我們需要盡可能多地利用能源。

有許多不同的方法可以嘗試在最大功率點操作太陽能電池板。最簡單的方法之一是通過二極管將電池連接到太陽能電池板。這種技術(shù)在“低功率太陽能電池板的能量收集”一文中有所描述。它依賴于將面板的最大功率輸出電壓與電池的相對窄的電壓范圍相匹配。當(dāng)可用功率水平非常低（大約小于幾十毫瓦）時，這可能是最佳方法。

頻譜的另一端是實現(xiàn)完整最大功率點跟蹤的方法（ MPPT）算法。有各種MPPT算法，但大多數(shù)都能夠掃描太陽能電池板的整個工作范圍，以找到產(chǎn)生最大功率的地方。 LT8490和LTC4015是執(zhí)行此功能的集成電路的示例。完整MPPT算法的優(yōu)點是它可以將本地功率峰值與全局功率最大值區(qū)分開來。在多單元太陽能電池板中，在部分遮蔽條件下可能有多個功率峰值（見圖2）。通常，需要完整的MPPT算法來找到真正的最大功率工作點。它通過定期掃描太陽能電池板的整個輸出范圍并記住達到最大功率的工作條件來實現(xiàn)。掃描完成后，電路會強制面板返回其最大功率點。在這些周期性掃描之間，MPPT算法將連續(xù)抖動工作點以確保其在峰值處工作。

線性技術(shù)稱為最大功率點控制（MPPC）的中間方法）。該技術(shù)利用了以下事實：太陽能電池板的最大電源電壓（V MP ）通常不會隨著入射光量的變化而變化很大（參見“太陽能電池充電器保持高效率”）在昏昏欲睡中“獲取更多信息”。因此，簡單的電路可以迫使面板以固定電壓工作并接近最大功率操作。分壓器用于測量面板電壓，如果輸入電壓低于設(shè)定電平，則面板上的負載會降低，直到可以保持編程的電壓電平。具有此功能的產(chǎn)品包括LTC3105，LTC3129，LT3652（HV），LTC4000-1和LTC4020。請注意，LT3652和LT3652HV數(shù)據(jù)表是指MPPT而不是MPPC，但這主要是因為凌力爾特公司在LT3652產(chǎn)品發(fā)布時沒有提出MPPC術(shù)語。

關(guān)于MPPC和LTC3105的最后一點注意事項 - LTC3105是一款升壓轉(zhuǎn)換器，可以在極低的0.25V電壓下啟動。這使得LTC3105特別適合于提升“1S”太陽能電池板（即，其輸出電壓是單個光伏電池的輸出電壓的太陽能電池板的輸出電壓，即使該電池板具有多個并聯(lián)的光伏電池）。使用1S太陽能電池板時，只有一個最大功率點 - 不可能有多個功率峰值。在這種情況下，不需要區(qū)分多個最大值。

總之，存在許多不同的操作太陽能電池板在其最大輸出操作條件下的方式。面板可以連接到電池（通過二極管），其電壓范圍接近面板的最大電源電壓?？梢允褂猛暾腗PPT算法，包括用于找到全局最大值的周期性全局掃描和保持在該最大值的連續(xù)抖動（例如LT8490）。其他產(chǎn)品采用輸入電壓調(diào)節(jié)技術(shù)（MPPC）在固定工作電壓下操作太陽能電池板，包括LTC3105，LTC3129，LT3652（HV），LTC4000-1和LTC4020。