新型光伏电池最大功率点跟踪控制方法

太阳能光伏电池（简称光伏电池），用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。

按照应用需求，太阳能电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏电池，叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模，由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。光伏组件，采用高效率单晶硅或多晶硅光伏电池、高透光率钢化玻璃、tedlar、抗腐蚀铝合多边框等材料，使用先进的真空层压工艺及脉冲焊接工艺制造。即使在最严酷的环境中也能保证长的使用寿命。组件的安装架设十分方便。组件的背面安装有一个防水接线盒，通过它可以十分方便地与外电路连接。对每一块太阳电池组件，都保证20年以上的使用寿命。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴--电子对。在p-n结电场的用途下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。

1光伏电池模型及输出特性

1.1光伏电池的数学模型

在光照强度和环境温度一按时，光伏电池既非恒压源，也非恒流源，也不可能为负载供应任意大的功率，是一种非线性直流电源。其等效电路如图1所示。图1中，UJ为PN结电压，Id为光伏电池在无光照时的饱和电流，Id=Io{EU+IRS）nKT-1}。一个理想的太阳能电池，由于串联电阻RS很小，旁路电阻Rsh很大，所以在进行理想电路的计算时，它们均可忽略不计。由图1的太阳能光伏电池等效电路得出：I=Iph-I0［eq（U+IRS）nKT-1］-U+IRRssh（1）式中，I为光伏电池输出电流;I0为PN结的反向饱和电流;Iph为光生电流;U为光伏电池输出电压;q为电子电荷，q=1.6伊10-19C;k为波尔兹曼常数，k=1.38伊10-23J/K;T为热力学温度;n为N结的曲线常数;Rs，Rsh为光伏电池的自身固有电阻。

图1光伏电池等效电路

1.2光伏电池电气特性

光伏电池的输出特性重要通过I-U和P-U特性曲线来加以体现，如图2所示。

图2光伏电池的I-U和P-U特性曲线

从图2中可以看出，光伏电池的输出特性曲线与工作环境的光照、温度等因素有着密切的关系，且具有明显的非线性特性，在一定的光照及温度条件下，电池具有唯一的最大功率点，所以为了实现光伏发电系统的输出功率的最大化，要对光伏电池的输出功率进行最大功率点跟踪。