简易确定太阳能电池最大功率点的方法

2n3055 · 发表于 2020-2-8 17:52:33

本帖最后由 2n3055 于 2020-2-8 17:54 编辑

用太阳能电池供电，选择带有MPPT（最大功率点跟踪）的供电方式非常不错
所谓最大功率点跟踪，就是在输出电能的同时，始终让太阳能电池工作在最大输出功率下，实现光能利用的最大化
因为太阳能电池的输出功率，不仅和光照有关，还和负载也有关
在光照一样的条件下，负载不一样，输出功率也不一样，转换效率也会不同
比如一个太阳能电池，在当前阳光下可以输出100W功率，那么，我要找到这个100W的功率点，并让电池始终工作在这个点上
过了一会，来了片云，可能功率只剩下50W了，那么就要自动做出调整，让电池始终能够输出50W

下面这幅图，展现了太阳能电池的特性曲线
红色线，是电压和电流的特性，绿色线，是输出电压和输出功率的特性
从绿色线可以看出，从0开始，随输出电压上升，输出功率不断上涨，
但是，到了一个拐点后，输出电压继续上升，输出功率反而开始下降
这个拐点，就是太阳能电池的最大功率点，此时对应的电压就是Vmp
结合红色的伏安特性曲线，我们可以知道，将太阳能电池电压保持在这个Vmp上，
可以实现太阳能电池功率利用最大化（这是最简单的一种MPPT的方法）

那么，在实践中，如何确定这个Vmp呢？
一般来说，太阳能电池的铭牌标识上，一般会有标识Vmp
如果没有标识，通常有一种简易算法：就是最大开路电压*0.75
这种方法非常不精确，因为不同材质，不同厂家的组件参数不一，按死方法计算并不能很好的实现MPPT

今天介绍一种简单方法确定Vmp
首先，需要准备一个支持MPPT功能的充电器，一个与之配套没有电的蓄电池（一定是没有电的）
将太阳能电池连接充电器，并连接电池，让太阳能电池为蓄电池充电
用电流表监测充电电流，同时调整充电器负责设置Vmp电压的电位器，
会发现电流会随着调整变化，调节到电流最大的那个点，Vmp就找到了

图例：自制的充电器，采样电阻0.1Ω，上面压降44.9mV，对应充电电流449mA
这是能调整的最大电流了

测量当前太阳能电池电压，16.72V，这就是这块电池的Vmp
也就是说，在系统运行中，只要保持输出电压在16.72V，就能最大利用光能

原理：在给没电的蓄电池充电早期，电池端电压变化不大，我们可认为是电压不变的
既然电压不变，那么根据公式P=U*I可知，随电流增大，功率也会增大
所以，我们找到最大电流点，即是最大功率点
至于DC-DC变换的过程，由充电器电路完成，无需理会

当然，这样做需要注意一点：调整时太阳能电池输出功率一定要小于充电器最大功率
因为，一旦太阳能电池输出功率大于充电器的最大功率，输出电压就会高于Vmp
调整就不准了。