要開(kāi)始開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能微型逆變器系統(tǒng)，了解太陽(yáng)能電池的 不同特性非常重要。PV 電池是半導(dǎo)體器件，其電氣特 性與二極管相似。但是PV 電池是電力來(lái)源，當(dāng)其受 到光(如太陽(yáng)光)照射時(shí)會(huì)成為電流源。目前最常見(jiàn)的 技術(shù)是單晶硅模塊和多晶硅模塊。PV電池的模型如圖1 所示。Rp 和 Rs 為寄生電阻，在理想情況下分別為無(wú)窮大和零。

PV 電池的表現(xiàn)會(huì)因其尺寸或與其連接的負(fù)載的類型，以及太陽(yáng)光的強(qiáng)度(照度)而有所不同。PV 電池的特 性由不同環(huán)境下的不同工作電流和電壓描述。

當(dāng)電池暴露于太陽(yáng)光下但未接入任何負(fù)載時(shí)，沒(méi)有電流 通過(guò)電池，而 PV 電池的電壓達(dá)到最大值。這稱為開(kāi)路 電壓(VOC)。當(dāng)電池具有負(fù)載時(shí)，電路中開(kāi)始有電流 通過(guò)，導(dǎo)致電池兩端的電壓開(kāi)始下降。當(dāng)兩個(gè)端子直接 相連且電壓為零時(shí)，可以確定流過(guò)電池的最大電流。這 稱為短路電流(ISC)。

光照強(qiáng)度和溫度可大幅影響 PV 電池的工作特性。電流 與光照強(qiáng)度成正比例，但光照的變化對(duì)工作電壓的影響 很小。然而，工作電壓受溫度影響。電池溫度升高會(huì)使 工作電壓降低，但對(duì)生成的電流影響甚微。圖 2 說(shuō)明了 溫度和光照對(duì) PV 模塊的影響。

光照強(qiáng)度變化對(duì)電池輸出功率的影響要大于溫度變化產(chǎn) 生的影響。這對(duì)所有常用的 PV 材料都適用。這兩種效 應(yīng)結(jié)合后的重要結(jié)果為，PV 電池的功率會(huì)隨光照強(qiáng)度 的降低和 / 或溫度的升高而降低。

最大功率點(diǎn)(MPP)

太陽(yáng)能電池可在較寬的電壓和電流范圍內(nèi)工作。通過(guò)將 受照射電池上的電阻性負(fù)載從零(短路事件)持續(xù)增加 到很高的值(開(kāi)路事件)，可確定 MPP。MPP 是 V x I 達(dá)到最大值的工作點(diǎn)，并且在該照射強(qiáng)度下可實(shí)現(xiàn)最大 功率。發(fā)生短路(PV 電壓等于零)或開(kāi)路(PV 電流等 于零)事件時(shí)的輸出功率為零。

高品質(zhì)的單晶硅太陽(yáng)能電池在其溫度為 25°C 時(shí)可產(chǎn)生 0.60 伏開(kāi)路電壓。在光照充分和空氣溫度為 25°C 的情 況下，給定電池的溫度可能接近于 45°C，這會(huì)使開(kāi)路 電壓降至約 0.55V。隨著溫度的提高，開(kāi)路電壓持續(xù)下 降，直至 PV 模塊短路。

電池溫度為 45°C 時(shí)的最大功率通常在 80% 開(kāi)路電壓和 90%短路電流的條件下產(chǎn)生。電池的短路電流幾乎與照 度成正比，而當(dāng)照度降低80%時(shí)開(kāi)路電壓可能只會(huì)降低 10%。品質(zhì)較低的電池在電流增大的情況下電壓會(huì)降低 得更快，從而將可用的功率輸出從 70% 降至 50%，甚 至只有 25%。

圖 3 給出了 PV 電池板的輸出電流和輸出功率在給定照 度下與工作電壓的函數(shù)關(guān)系。

太陽(yáng)能微型逆變器必須確保在任何給定時(shí)間 PV模塊都在 MPP 工作，這樣才能從 PV 模塊獲取最大能量。可使用 最大功率點(diǎn)控制環(huán)達(dá)到該目的，該控制環(huán)也稱作最大功 率點(diǎn)追蹤器(Maximum Power Point Tracker，MPPT)。 實(shí)現(xiàn)高比例的 MPP 追蹤還需要 PV 輸出電壓紋波足夠 小，以便其在最大功率點(diǎn)附近工作時(shí) PV 電流的變化不 會(huì)太大。有關(guān) PV 模塊輸出電壓紋波限制的詳細(xì)信息，請(qǐng) 參見(jiàn) “去耦電容”一節(jié)。有關(guān)實(shí)現(xiàn) MPPT 的詳細(xì)信息， 請(qǐng)參見(jiàn)“最大功率點(diǎn)(MPP)”一節(jié)。

PV 模塊的 MPP 電壓范圍通常可定義在 25V 至 45V 的 范圍內(nèi)，發(fā)電量約為 250W，開(kāi)路電壓低于 50V。