1 太阳能电池和 MPPT 简介

太阳能电池是一种通过光伏效应将光能直接转化为电能的电气设备，光伏效应是一种物理化学现象。普通的单结硅太阳能电池可以产生大约 0.5V-0.6V 的最大开路电压。单个太阳能电池器件通常是光伏模块的电气构建块。常见的太阳能电池配置为由硅制成的大面积 p-n 结。

开路电压和短路电流是太阳能电池板最重要的参数。通常，其工作电压和电流随负载电阻而变化（适用于锂离子电池的单节电池太阳能电池板能量收集参考设计）。图 3-5 展示了不同负载对应的工作电流和电压，即太阳能电池的 VI/VQ 曲线。

图 1-1 太阳能电池的 VI/VQ 曲线

在不同的光照条件下，同一块太阳能电池板根据不同的负载具有不同的最大输出功率。通过调整使太阳能电池板在最大功率点工作非常重要。最大功率点跟踪是一种与可变电源配合使用的技术，用于在条件变化时更大限度地提取能量。当条件发生变化时，它可更大限度地提取能量。MPPT 解决的核心问题是，太阳能电池的功率传输效率取决于可用的阳光量、太阳能电池板的温度和负载的电气特性。随着这些条件的变化，提供最高功率传输的负载特性会发生变化。当负载特性发生变化时，系统将进行优化，以保持最高效率的功率传输。此最优负载特性被称为最大功率点 (MPP)。MPPT 是随条件变化调整负载特性的过程。可将电路设计为向光伏电池提供最优负载，然后将电压、电流或频率转换为适合其他器件或系统。