太陽能是一種輻射能，它必須借助于能量轉換器才能轉換成為電能。這種把光能轉換成電能的能量轉換器，就是光伏電池。光伏電池能量轉換的基礎是半導體P-N結的光生伏打效應。所謂光生伏打效應，簡言之，就是當物體受到光照時，物體內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。

1、光伏電池等效模型

在電路閉合狀態下，光伏電池受光的照射便產生電流。這個電流隨著光強的增加而增大，當接受的光強度一定時，可以將光伏電池看作恒流電源。光伏電池可看作P-N結型二極管，在光的照射下產生正向偏壓，所以在P-N結為理想狀態的情況下，可等效為電流源和一個理想二極管的并聯電路。但是在實際的光伏電池中，由于電池表面和背面的電極，以及材料本身具有一定的電阻率，流經負載的電流經過它們時，必然引起損耗，在等效電路中可將它們的總效果用一個串聯電阻Rs來表示；同時，由于電池邊沿的漏電，在電池的微裂痕、劃痕等處形成的金屬橋漏電等，使一部分本該通過負載的電流短路，這種作用可用一個并聯電阻Rsh來等效表示。

2、常見光伏電池最大功率跟蹤算法

最大功率跟蹤算法可以分為兩大類：非自尋優算法和自尋優算法。非自尋優算法是要根據光伏系統外界環境的因素，如光照和溫度等，對這些因素或做出檢測或做適當補償，然后對最大功率點做出判斷，典型的算法有擬合曲線法和恒定電壓控制法。自尋優的算法，則不直接檢測光伏系統外界環境因素的變化，也不作溫度等的補償，而是根據直接檢測到的光伏方陣的電流電壓數據，實現最大功率跟蹤，最典型的算法是擾動觀察法和增量電導法。

擬合曲線法是利用預先測出的光伏方陣的特性曲線，得出比較精確的數學函數，或者將曲線以表的形式存儲在微處理器內，工作時系統測試出溫度和輻射強度，根據溫度和輻射強度的信息，再利用計算或者查表的方法得出光伏方陣的最大功率點。這種算法需要測量溫度和輻照度，增加系統的復雜度，而且光伏方陣隨著時間的推移，它的特性也會發生一定的變化，而且這些變化往往是非線性的。另外，測量的溫度和輻照度必須是光伏方陣周圍的值，檢測的位置必須合理。基于上面提到的原因，這種方法實現起來比較困難，因此在實際中很少使用。

2.1、恒定電壓法

當溫度一定時，不同光強下太陽電池板的最大功率點幾乎落在同一根垂直線的兩側鄰近，這就有可能把最大功率線近似地看成電壓V為常數的一根垂直線，使光伏電池工作于某一個固定的電壓，這就是恒壓跟蹤(CVT)法，它是一種近似最大功率跟蹤方法。這種方法以一個最通常的氣候條件下的最大功率點為基準，認為光伏方陣的最大功率點就在該基準的附近，這樣以這個基準為控制目標就可以使光伏方陣上作在最大功率點附近。實際應用中溫度是變化的，所以有些系統加入了溫度補償，對基準最大功率點進行修正，有些系統根據季節的變化人為地做出相應的調整。這種方法簡單可靠，被廣泛使用，但是它只能大約的估計出最大功率點，準確性較差，而且系統的配置也不夠靈活，特定的平衡系統，需要相同的光伏方陣配置。適合于應用在光伏電池路燈等小功率光伏系統中。

2.2、擾動觀察法

擾動觀察法的實現原理是測量當前陣列輸出功率，然后在原輸出電壓上增加一個小電壓分量(或稱之為擾動)，其輸出功率會相應發生改變，測量出改變后的功率，比較改變前的即可知道功率變化的方向。如果功率增大就繼續原擾動方向。如果減小則改變原擾動方向。如果電壓增加了，功率也增加了，或者電壓減小了，功率也減小了，說明工作點位于最大功率點的左側，下一步需要增加電壓；如果電壓增加了，而功率減小了，或者電壓減小了，功率增加了，說明工作點位于最大功率點的右側，需要減小電壓。其最后的結果是工作點在最大功率點附近來回振蕩。下圖為是溫度保持25℃不變，0.1s時光照強度由1000W/m2瞬間下降到800W/m2的情況。

下圖是光照強度保持1000W/m2不變，0.1s時溫度由25℃瞬間上升到45℃的情況。

2.3、增量電導法

增量電導法是通過比較太陽能電池陣列的瞬時導抗與導抗的變化量的方法來完成最大功率點跟蹤的功能。電導增量法是多種最大功率跟蹤方法中跟蹤準確性最高的一種方法,可以使系統在環境快速變化的情況下具有良好的跟蹤性能。增量電導法通過設定一些很小的變化閥值，使太陽能光伏方陣最后穩定在最大功率點附近的某個點，而不是來回的跳動。在理想情況下，如果閥值設定比較合適，系統穩定在某一點，當從一個穩態過渡到另外一個穩態時，例如在上面光照變化的例子中，增量電導法根據電流的變化能夠做出正確的判斷，不會出現一次誤判斷的過程。增量電導法存在的問題是實際的太陽能光伏方陣可能存在一個局部的功率最大點，這種算法可能導致系統穩定在一個局部最優點。下圖是溫度保持25℃不變，0.1s時光照強度由1000W/m2瞬間下降到800W/m2的情況。

下圖是是光照強度保持1000W/m2不變，0.1s時溫度由25℃瞬間上升到45℃的情況。

本期主要帶來光伏電池，最大功率跟蹤算法的介紹。