2023-02-07 10:38:14

光伏电池的发展经历了多次技术迭代，以210片（210mmx210mm）为代表的最新6.0时代，在25℃、1000W/m2辐照强度时，单片功率输出可达10~12W。通常，光伏的规格书会提供开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、最大功率点电压（Vmp）以及最大功率点电流（Imp）。当辐照强度降低时，Isc显著降低，Voc略有降低。随着温度升高，Voc降低。相应地，Vmp和Imp同时发生变化。光伏的功率极限由Isc和Voc相乘得到，最大输出功率与功率极限的比值称为光伏组件的填充系数，该值主要由内部等效电阻和PN结材料决定，可用于衡量电池性能：

虽然 MPPT 可以通过多种方式实现，在某些应用中也被称为功率优化器，但从电路形式上看，基本都是通过 Boost 电路来调节，因为它始终工作在持续输入电流的状态，而无需在 PV 两端加大体积的储能电容（稳定的 DC/DC 输入电压）。另外，对于后级的DC/AC逆变器，可以提供高稳定电压，实现高逆变效率。此外，开关场效应管的一端便于接地驱动。PV输出电压可以通过调整升压转换的占空比DC%来控制（图7）：

磁棒电感

当 PV 电压达到Voc（最大值）时，占空比 (DC%) 达到最低值。而当DC%逐渐增加时，光伏电压向低端移动并最终达到最大功率点Vmp。通常分布式光伏板阵列的输出电压在60-300V之间。考虑到后级DC/AC逆变器效率，微并网逆变器（输出220Vac）一般要求达到400～600V；分布式组串式逆变器（输出可能为380Vac）达到600-800V（通常为700V）；集中式逆变器达到700-1500V。对于大功率（如>100KW）系列的2电平、3电平和多电平单相或三相逆变器或集中式逆变器，输入电流通过汇流箱直接逆变到电网，所以一般没有MPPT。但优化后的光伏发电会根据需要在电流汇流箱中设置MPPT功能进行平衡控制。

电感值与DC% 的关系在上述升压电感的最小电感值要求中预先设定，即由g(DC)=DC·(1-DC)2决定：当DC=1/3时，电感值需求达到最大值，电感值需求从这个点开始下降。因此，对于光伏终端MPPT，DC Link的电压往往是光伏组串电压的两倍甚至多倍。据此，输出阻抗Zo=Vo/Iomin越低，开关频率fsw越高，则对电感值的需求越少。图8显示了DC%对电感值要求及其对电压增益Vo/Ui的影响。

因为市场上主要可用的开关FET和二极管分为三类：MOS、SiC和GaN；主要适用电压范围如图9所示。对于微型逆变器，基于应用需求可选的升压拓扑主要包括全桥和单通道升压或多通道升压（包括交错），通常施加的电压最高可达650V；此外对于中小型电力应用，还可以采用隔离的全桥反激或LLC软开关拓扑结构，以实现更高效的MPPT，满足安全要求。对于串级逆变器中功率MPPT的要求，当施加电压高达1200V时，通常采用升压或多通道升压。对于集中式大功率逆变器，前端MPPT通常是双升压；或者因为与高压PV两端直接相连，该部分通常被省略。