光伏电池及其最大功率点跟踪1 光伏电池1.1 光伏电池简介太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能即时转化为电能的器件。当太阳光照在半导体 p-n 结上，由于吸收了光子的能量，会形成电子一空穴对，在 p-n 结电场的作用下，空穴由 n 区流向 p 区，电子由 p 区流向 n 区，这使得相应区域的主载流子的浓度在靠近 p-n 结部分增加，而这种局部浓度的增加必然使得主载流子朝着外部接触面的方向扩散，导致外部端子上产生电压，接通电路后就形成电流。单体的单晶硅光伏电池的输出电压在标准照度下只有 0.5V 左右，常见的单体电池输出功率一般在 1W 左右，一般不能直接作为电源使用。单体电池除了容量小以外，其机械强度也较差。因此在实际应用中，将若干光伏电池单体串并联并封装起来成为有比较大的输出功率（几瓦到几百瓦不等）的太阳能电池组件。光伏电池组件再经过串并联就形成了光伏电池阵列，可以作为大型光伏并网逆变器的功率输入。图 2.1 太阳能电池单体、组件、方阵示意图Rs图 2.2 光伏电池的单二极管等效电qEI=I(eAKT—1)VDD0(2.式中 ID0为光伏电池在无光照时的饱和电流。旁路电阻两端电压 U=U+1R，流过旁路电阻的电流为shLLsI=（U+1R）/R。shLLssh由以上各式可得负载电流为：.q(UL+ILRs)—IeAKTscD0U+1RLL_sRsh(2.2一般 R 很小，R 很大，可以忽略不计。可得理想光伏电池特性:ssh1.2 光伏电池数学模型光伏电池的数学模型［12］可以由图 2.2 所示的单二极管等效电路［13］来描述。图中 R 为光伏电池的外接负载，负载电压为 U,负载电流为 I。R 和 R 为LLLssh光伏电池内阻。R 为串联电阻，通常阻值较小，取决于体电阻、接触电阻、扩 s散电阻以及电极电阻等；R 为旁路电阻，一般阻值较大，取决于电池表面污染 sh和半导体晶体缺陷引起的边缘漏电以及耗尽层内的复合电流等。I 为通过 p-nVD结的总扩散电流。I 代表光子在光伏电池中激发的电流，取决于辐照度、电池 sc面积和本体温度 T。s电 JUW 电 Bitw(2.AKTl-(2.4I=I—I(eAKT—1)LscDO由式 2.3 可得光伏电池常用的 5 个参数为开路电压 U、短路电流 I、最佳工作电压 U（最ocscm大功率点电压）、最佳工作电流 I 最大功率点电流）和最大输出功率 P。mm本设计所用光伏模块的最大输出功率为 265W,开路电压为 39V,短路电流为8.93A,最佳工作电压为 31V，最佳工作电流为 8.55A。1.3 光伏电池输出特性图 2.3 光伏电池在不同照度下的...
