PV 电池板的功率输出取决于若干参数，例如电池板受到的辐照、电池板电压、电池板温度等。因此，在影响参数值发生变化的条件下，功率输出也在一天之中不断变化。

图 2-7 展示了太阳能电池板的 I-V 曲线和 P-V 曲线。I-V 曲线表示电池板输出电流与输出电压之间的关系。如图中的 I-V 曲线所示，当端子短接时，电池板电流最大；当端子开路且空载时，电池板电流最小。

图 2-7 太阳能电池板特性 I-V 和 P-V 曲线

如图 2-7 所示，当电池板电压和电池板电流的乘积达到最大值时，电池板具有最大功率输出，表示为 P_MAX。该点指定为最大功率点 (MPP)。

图 2-8 和图 2-9 中的图形提供了各项参数影响太阳能电池板输出功率的示例曲线。这些图形还显示了太阳能电池板的功率输出随辐照度的变化。在这些图中可观察到，太阳能电池板的功率输出随辐照度的增加而增加，随辐照度的减少而减少的情况。还要注意的是，发生 MPP 时的电池板电压也随着辐照度的变化而变化。

图 2-8 不同辐照条件下太阳能电池板的输出功率变化 - 图 A

图 2-9 不同辐照条件下太阳能电池板的输出功率变化 - 图 B

图 2-10 展示了光伏电池板的功率输出随温度变化而变化的典型图。观察电池板电流（以及电池板功率）如何随温度升高而降低。MPP 电压随温度变化而继续大幅变化。

图 2-10 太阳能电池板 I-V 曲线在恒定辐照条件下随温度的变化

通过在靠近 MPP 点的位置运行电池板，可从太阳能电池板获取最大功率；然而，这样做会带来两个挑战：

1. 如何使用与电池板 MPP 不同的工作电压连接电池或负载
2. 如何自动识别 MPP（因为 MPP 随环境条件变化，不是一个常量）

将 V_MPP 接近 17V 的太阳能电池板直接连接至 12V 铅酸电池，可以强制电池板以 12V 的电压运行，但这会减少可从电池板获取的电量。从这种情况可以推断出，直流/直流转换器能够从太阳能电池板获取更多功率，因为该转换器会强制太阳能电池板在接近 V_MPP 的位置运行，并将功率传输到 12V 铅酸电池（阻抗匹配）。

上一段解释了为什么用户实施同步降压转换器从太阳能电池板为铅酸电池充电，并解决了第一个挑战。

有关自动识别电池板 MPP 的第二个挑战通常通过在系统中采用 MPPT 算法来完成。MPPT 算法尝试在最大功率点运行光伏电池板，并使用开关功率级来为负载提供从电池板中汲取的功率。

扰动观测法是更为常用的 MPPT 算法之一。该算法的基本原理简单，而且易于在基于微控制器的系统中实现。该过程会稍微提高或降低（扰动）电池板的工作电压。可通过改变转换器的占空比来扰动电池板电压。假定电池板电压已稍微增加，而这会导致电池板功率增加，那么沿同一方向执行另一个扰动。如果电池板电压的增加减少了电池板功率，则沿负方向执行扰动以稍微降低电池板电压。

通过执行扰动并观察功率输出，系统开始在电池板 MPP 附近运行，并在 MPP 周围产生轻微振荡。扰动的大小决定了系统运行与 MPP 的接近程度。有时，该算法可能卡在局部最大值而不是全局最大值，但可以通过对算法进行细微调整来解决此问题。

P&O 算法易于实现且有效，因此此设计选用了这一算法。