MPPT太阳能控制器简介

  MPPT控制器的全称“上限功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。

  MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以上限功率输出对蓄电池充电。应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统的大脑。

  太阳能电池可以输出的上限功率和环境之间有复杂的关系。形状因子定义为太阳能电池的上限功率，除以开路电压Voc和短路电流Isc乘积后的比值。在计算中常用形状因子来估计光伏电池在一定条件下可以产生的上限功率P=FF*Voc*Isc。在大部分的应用下，FF、Voc及Isc已可以大致模拟光伏电池在一般条件下的电气特性。

  在一定的操作条件下，电池会有一个工作点，其电流（I）及电压（V）的乘积（电功率）会是最大值。此数值会对应特定的电阻，依欧姆定律会等于V / I。而功率可以用P=V*I计算。光伏电池在其主要使用在的曲线范围内，近似定电流源。不过在光伏电池的上限功率点范围，其电压和电流之间有类似指数函数的关系。依基本的电路及微积分理论，若I-V曲线的斜率dI/dV（微分量）和I/V比例数值相等，符号相反，dP/dV=0，此时输出的功率为最大值。此位置即为上限功率点（maximum power point，简称MPP），对应曲线的转折点。

  若太阳能电池的负载阻抗R=V/I等于上述值的倒数，此时可以从太阳能电池中输出最大的功率。有时此数值也称为太阳能电池的“特征阻抗”，此数值是一个动态的量，和日照程度、温度及太阳能电池的寿命有关。若电阻小于或大于此数值，所抽取的功率都会小于上限功率，因此太阳能电池就没有在最理想、最有效率条件下运作。上限功率点追踪会用几种不同的控制电阻或是逻辑来找到上限功率点，使转换器能从太阳能电池中抽取最大的功率。

  给蓄电池充电，太阳能电池板的输出电压必须高于蓄电池的当前电压，如果太阳能电池板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。所以，为了安全起见，太阳能电池板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境和温度为25°C时的标准设定的。当天气非常热的时候，太阳能电池板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp能够达到18V。

  现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。但是对于MPPT太阳能控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过上限功率跟踪，就可以输出更多的电量，来提升充电效率。理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实测，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也能大大的提升20%-30%。

  从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器。

  MPPT控制器基本功能：检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。扰动电阻R和MOSFET串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变MOSFET的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动。同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，经过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达上限功率点。