ZHDU148 July 2026
2.2.4 MPPT 操作
PV 电池板的功率输出取决于若干参数，例如电池板受到的辐照、电池板电压、电池板温度等。相应地，一串 PV 电池板的功率输出取决于 PV 电池板的个别情况。因此，在影响参数值发生变化的条件下，功率输出也在一天之中不断变化。图 2-4 展示了单块太阳能电池板的 I-V 曲线和 P-V 曲线。I-V 曲线表示电池板输出电流与输出电压之间的关系。如图中的 I-V 曲线所示，当端子短接时，电池板电流最大；当端子开路且空载时，电池板电流最小。
图 2-4 太阳能电池板特性 I-V 和 P-V 曲线如图所示，当电池板电压和电池板电流的乘积达到最大值时，从电池板获得的最大功率表示为 PMAX。该点指定为最大功率点 (MPP)。图 2-5 和图 2-6 举例说明了各项参数对太阳能电池板输出功率的影响。这些图形还显示了太阳能电池板的功率输出随辐照度的变化。在这些图中可观察到，太阳能电池板的功率输出随辐照度的增加而增加，随辐照度的减少而减少的情况。还要注意的是，发生 MPP 时的电池板电压也随着辐照度的变化而变化。类似的概念也可应用于串式逆变器，在该逆变器中，除了监视输出串电流之外，还监视总串电压。
图 2-5 不同辐照条件下太阳能电池板的输出功率变化（图 A）
图 2-6 不同辐照条件下太阳能电池板的输出功率变化（图 B）有关自动识别电池板 MPP 的挑战通常通过在系统中采用 MPPT 算法来解决。MPPT 算法尝试在最大功率点运行串，并使用开关功率级来为负载提供从电池板中汲取的功率。扰动观测法 (PO) 是更为常用的 MPPT 算法之一。该算法的基本原理简单，而且易于在基于微控制器的系统中实现。该过程会稍微提高或降低（扰动）电池板的工作电压。可通过改变转换器的占空比来扰动串电压。假定串电压已稍微增加，而这会导致电池板功率增加，那么沿同一方向执行另一个扰动。如果串电压的增加减少了电池板功率，则沿负方向执行扰动以稍微降低串电压。通过执行扰动并观察功率输出，系统开始在串 MPP 附近运行，并在 MPP 周围产生轻微振荡。扰动的大小决定了系统运行与 MPP 的接近程度。有时，该算法可能卡在局部最大值而不是全局最大值，但可以通过对算法进行细微调整来解决此问题。PO 算法易于实现且有效，因此此设计选用了这一算法。