1 引言
隨著科學技術的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對能源的需求量越來越多，而傳統(tǒng)的化石能源日益枯竭，同時化石能源的過度開采嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，化石能源的利用嚴重污染著生活環(huán)境。能源短缺、環(huán)境污染是當今世界面臨的兩大問題，制約著人類經(jīng)濟和社會的發(fā)展。因此，開發(fā)利用清潔的可再生能源是全世界各國共同追求的目標。太陽能因其發(fā)電清潔環(huán)保，無噪聲，取之不竭、用之不盡等特點受到世界各國的青睞。但目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)仍存在部分問題，如光伏電池的轉換效率低且其實際輸出功率隨日照強度、環(huán)境溫度、陰、晴雨、霧等氣象條件的變化而變化。因此，如何進一步提高光伏電池的轉換效率，如何充分利用光伏電池所轉換的能量，成為光伏系統(tǒng)研究的熱點。那么將現(xiàn)有轉換效率的光伏電池應用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中，控制光伏電池瞬時的輸出功率，使其在任何日照條件下都能工作在最大功率點，實現(xiàn)最大功率點的跟蹤就變得尤為重要。
2 光伏電池組件的特性
光伏電池是利用硅等半導體的光伏效應通過pn結直接把太陽能轉化為電能。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，單個光伏電池的輸出功率太小，故常常將若干個光伏電池串聯(lián)或并聯(lián)后封裝在一起，構成光伏電池組件。按照光伏系統(tǒng)所需功率及電壓的大小，可以用多個組件按串、并聯(lián)規(guī)則組合在一起，構成光伏陣列。
光伏電池組件的伏安特性曲線如圖1所示。從伏安特性曲線可以看出，光伏電池的輸出電流在大部分工作電壓范圍內(nèi)近似恒定，在接近開路電壓時，電流下降率很大。圖1所示的參數(shù)在標準狀態(tài)（光伏電池組件表面溫度25℃，光譜分布am1.5，輻射照度1000w/m2）下的含義如下：
開路電壓（uoc）：正負極間為開路狀態(tài)時的電壓；
短路電流（isc）：正負極間為短路狀態(tài)時的工作電流；
最大輸出工作電壓（um）：輸出功率最大時的工作電壓；
最大輸出工作電流（im）：輸出功率最大時的工作電流；
最大輸出功率（pm）：最大輸出工作電壓（um）×最大輸出工作電流（im）。
光伏電池組件的伏安特性強烈的隨日照強度和較強烈的隨電池溫度的變化而變化。圖2a）和圖2b）分別是光伏陣列在日照1000w/m2時，不同溫度下輸出的伏安特性和伏瓦特性。由圖2a）和圖2b）可知，溫度對光伏陣列的輸出電流影響不大，短路電流隨溫度升高而略有增加，但對光伏陣列的開路電壓影響較大，開路電壓隨溫度升高近似線性地降低，因而對最大功率影響明顯，見圖2b）各實線的波峰幅值變化。圖2c）和圖2d）分別是光伏陣列在溫度為25℃時，不同日照下表現(xiàn)出的伏安特性和伏瓦特性。圖2c）和圖2d）可知，光伏陣列的輸出短路電流和最大功率點電流隨日照強度的上升而增大，但日照的變化對光伏陣列的輸出開路電壓影響不大，其最大功率點的變化也不大，如圖2d）虛線與各實線的交點所示。
由圖2可知，光伏陣列的輸出功率會隨著日照強度和電池表面溫度的改變而變化。這種變化使光伏電池的工作點一直向最大功率點跟蹤變化，控制光伏電池產(chǎn)生最大功率，這種控制稱為最大功率點跟蹤（mppt：maximum power point tracking）控制。
由光伏電池輸出特性分析知道，溫度主要影響光伏電池的輸出電壓，而光照度主要影響其輸出電流。
3 光伏陣列最大功率點跟蹤的原理
由于光伏陣列的伏瓦特性隨著日照和溫度改變而變化，因此要準確描繪某一條件下的光伏陣列的功率特性曲線，并將其用于mppt控制是很困難的。但不管光伏陣列的伏瓦特性曲線如何隨外在因素變化，都具有如圖3所示的大致形狀。
3.1 光伏陣列伏瓦特性的特征
光伏陣列伏瓦特性的特征如下：
