太阳能电池板中MPPT与MPPC的含义介绍

  最近的两篇文章“低功率太阳能电池板的能量收集”和“太阳能电池充电器在低光照条件下保持高效率”，讨论了怎么样去使用低功率太阳能电池板有效地获取能量。这两篇文章都提到了一种称为上限功率的概念，其在太阳能电池板的背景下是能够从太阳能电池板提取尽可能多的功率而不会使电池板电压崩溃的能力。在讨论太阳能电池板和时，常常使用诸如上限功率点跟踪（MPPT）和最大功率点控制（MPPC）之类的术语。让我们更详细地研究这些术语的定义和含义。

  从图1中能够准确的看出，太阳能电池板的输出电流随面板电压呈非线性变化。在短路条件下，输出功率为零，因为输出电压为零。在开路条件下，输出功率为零，因为输出电流为零。大多数太阳能电池板制造商将指定面板电压为上限功率（V MP ）。该电压通常约为面板开路电压的70-80％（V OC ）。在图1中，上限功率不到140W，V MP 低于32V并且我 MP 低于4.5A。

  理想情况下，任何使用太阳能电池板的系统都会以上限功率输出操作该面板。对于太阳能电池充电器尤其如此，其目标可能是在尽可能短的时间内捕获和存储尽可能多的太阳能。换句话说，由于我们没办法预测太阳能的可用性或强度，我们应该尽可能多地利用能源。

  有许多不同的办法能够尝试在上限功率点操作太阳能电池板。最简单的方法之一是通过二极管将电池连接到太阳能电池板。这种技术在“低功率太阳能电池板的能量收集”一文中有所描述。它依赖于将面板的上限功率输出电压与电池的相对窄的电压范围相匹配。当可用功率水平非常低（大约小于几十毫瓦）时，这可能是最佳方法。

  频谱的另一端是实现完整上限功率点跟踪的方法（ MPPT）算法。有各种MPPT算法，但大多数都能够扫描太阳能电池板的整个工作范围，以找到产生上限功率的地方。 LT8490和LTC4015是执行此功能的集成电路的示例。完整MPPT算法的优点是它可以将本地功率峰值与全局功率最大值区分开来。在多单元太阳能电池板中，在部分遮蔽条件下可能有多个功率峰值（见图2）。通常，需要完整的MPPT算法来找到真正的上限功率工作点。它通过定期扫描太阳能电池板的整个输出范围并记住达到上限功率的工作条件来实现。扫描完成后，电路会强制面板返回其上限功率点。在这些周期性扫描之间，MPPT算法将连续抖动工作点以确保其在峰值处工作。

  线性技术称为上限功率点控制（MPPC）的中间方法）。该技术利用了以下事实：太阳能电池板的最大电源电压（V MP ）通常不会随着入射光量的变化而变化很大（参见“太阳能电池充电器保持高效率”）在昏昏欲睡中“获取更多信息”。因此，简单的电路能迫使面板以固定电压工作并接近上限功率操作。分压器用于测量面板电压，如果输入电压低于设定电平，则面板上的负载会降低，直到能保持编程的电压电平。具有此功能的产品有LTC3105，LTC3129，LT3652（HV），LTC4000-1和LTC4020。请注意，LT3652和LT3652HV数据表是指MPPT而不是MPPC，但这还在于在LT3652产品发布时没有提出MPPC术语。

  关于MPPC和LTC3105的最后一点需要注意的几点 - LTC3105是一款升压转换器，可以在极低的0.25V电压下启动。这使得LTC3105特别适合于提升“1S”太阳能电池板（即，其输出电压是单个光伏电池的输出电压的太阳能电池板的输出电压，即使该电池板具有多个并联的光伏电池）。使用1S太阳能电池板时，只有一个上限功率点 - 不可能有多个功率峰值。在这种情况下，不需要区分多个最大值。

  总之，存在许多不同的操作太阳能电池板在其最大输出操作条件下的方式。面板可以连接到电池（通过二极管），其电压范围接近面板的最大电源电压。能够正常的使用完整的MPPT算法，包括用于找到全局最大值的周期性全局扫描和保持在该最大值的连续抖动（例如LT8490）。别的产品采用输入电压调节技术（MPPC）在固定工作电压下操作太阳能电池板，包括LTC3105，LTC3129，LT3652（HV），LTC4000-1和LTC4020。

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