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(lèi)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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?？啥x在 25V 至 45V 的 范圍內(nèi)，發(fā)電量約為 250W，開(kāi)路電壓低于 50V。