PDF《AN1338》

2 中所示.因为这些特性的测量值是 在标准测试条件 (STC)下测得,因此可对不同 PV 电 池的电气特性进行比较 (STC标准规定光照强度为1000 W/m2 且温度为 25°C) . 光照强度和温度都会影响 PV 电池特性.电流与光照强 度成正比.电压同样也会随光照强度的波动而变化,只 是变化数值较小.与电流相比,电压更容易受到 PV 电 池温度变化的影响.电池温度的升高会降低电压并使电 流小幅增大.图3和图

4 显示了这些因素如何影响电流 -电压曲线.从中可发现,光照强度变化 (降低)产生 的影响比温度变化(升高)的影响要大得多.这对所有 常用的 PV 材料都适用.这两种效应结合后的重要结果 为: PV 电池的功率会随光照强度的降低和 / 或温度的升 高而降低. 最大功率点 电流 G =

1000 Wm2 G =

600 Wm2 G =

300 Wm2 电压

10 20

30 40

50 电流-电压与照度曲线 (36 个电池串列)

6 4

2 Vopen ISC ?

2010 Microchip Technology Inc. DS01338A_CN 第3页AN1338 图3: PV 模块的电气特性与光照强度和温度的关系 最大功率点 (MPP) 太阳能电池可在较宽的电压(V)和电流(I)范围内工 作.通过将受照射电池上的电阻性负载从零(短路)持 续增加到很高的值 (开路) ,可确定 MPP (即VxI达到最大值的点);

也就是说,在此照射强度下,负载可 从电池获取最大功率. (短路和开路极端情况下的输出 功率均为零) . 高品质的单晶硅太阳能电池在其温度为 25°C 时可产生 0.60V 的开路电压 (VOC).在光照充分的情况下,电 池温度可能会接近 45°C (即使气温为 25°C) ,这样会 使每个电池的开路电压降低到 0.55V.此类电池的电压 会适度地降低,直至接近短路电流 (ISC) . 最大功率 (电池温度为 45°C)通常在电压为开路电压 的75~80% (本例中为 0.43V) ,以及电流为短路电流 的90% 的条件下产生.此输出最大可达 VOC x ISC 乘积 的70%.电池的短路电流 (ISC)与照度几乎成正比, 而当照度降低 80% 时开路电压 (VOC)可能只会降低 10%.品质较低的电池在电流增大的情况下电压会降低 得更快,在1/2 的ISC 时可能仅产生 1/2 的VOC.因此, 可用的功率输出会从VOC x ISC乘积的70%降低至50%, 甚至只有 25%. 利用 MPP 追踪器 (MPPT)可确保获得最大的功率. 此外,PV 模块端子处的 PV 输出电压纹波必须足够小, 以便其在MPP附近工作时电流不会有太大波动. 图1中 电路的分析显示,电压纹波的振幅和利用率之间存在一 定关系,如公式

1 和公式

2 中所表达. 最大功率点 电流 G =

1000 Wm2 G =

600 Wm2 G =

300 Wm2 电压

10 20

30 40

50 电流-电压与照度曲线 (36 个电池串列)

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2 最大功率点 电流 G =

1000 Wm2 电压

10 20

30 40

50 电流-电压与温度曲线 (36 个电池串列)

6 4

2 10?C 60?C AN1338 DS01338A_CN 第4页?2010 Microchip Technology Inc. 公式 1: 公式 2: 如公式

3 到公式

7 所示计算出系数. 公式 3: 公式 4: 公式 5: 公式 6: 公式 7: 计算显示,纹波电压的振幅必须低于 MPP 电压的 8.5% 才可达到 98% 的利用率. 例如, 如果某 PV 模块的 MPP 电压为 35V,则为了保持 98% 的利用率,其电压纹波 振幅不应超过 3.0V.如前文所述,注入电网的功率呈正 弦波形,且会升至二次幂,因此逆变器必须包含功率去 耦器件. U ? kPV

1 C ? ?

2 PMPP ? ?

3 ? UMPP ? + ? ? - = 其中, ? 是电压纹波的振幅, PMPP 和UMPP 是MPP 下的功率和电压,? 和?是描述电流的二阶泰勒近 似的系数,利用率表示为产生的平均功率除以理论 MPP 功率的结果. U ?