AT89C4051单片机的光伏系统最大功率点跟踪设计+源码(3)
（2-1）
即太阳能电池板可以等效为一个电流源，但电压存在极限值。
2.2 太阳能电池板的外特性
光伏发电系统是指由光伏电池板，控制器和电能存储与变换环节共同构成的发电与电能变换综合系统。光伏电池板产生的电能经过储能、控制器等环节储存和转换，转换为负载所能使用的稳定的电能。光伏电池板的外特性即光伏电池的伏安特性见下图2-2。
图2-2 光伏电池伏安特性曲线
通过曲线可以看到，光伏电池板在不同光照下的输出电流和输出电压均与太阳辐射的通量密度成正比关系。也就是说，不同的光照辐射度条件下可得到不同的光伏外特性曲线。光伏电池板输出伏安特性曲线与电流轴（纵轴）的交点为短路电流ISC；与电压轴（横轴）的交点为开路电压Uoc。在较高电压区域内，该电源具有低内阻特性，可以视为一系列不同电压等级的电压源；而在较低电压区域内，该电源又具有高电阻特性，可以视为一系列不同电流等级的电流源。在光照强度不变的情况下，它的功率输出总有一个极大值，出现在电压源与电流源的交点处。并且如果假设电池板温度不变，这个极大值将随光照强度的增强而降低。在这个极大值的两侧，光伏电池板的输出功率在零与这个极大值之间连续变化。换言之，对于同样的功率输出，电源可以用作电压源，接电压型的负载，也可以用作电流源，接电流型的负载。而且，还可以看出，要想发挥出电池板的最大效率，就必须使电池板工作在最大功率极限值处，这即是MPPT 最大功率点跟踪问题提出的内在原因。
2.3 太阳能电池板的负载特性
太阳能电池板的负载特性见下图2-3 曲线所示：
图2-3 不同光照强度和不同负载条件下的的伏安特性
在图1-3 中，列出了无外加偏压的光伏电池板在不同光照强度（L1 和L2）下的两条伏安特性曲线。由图可见，对于同一负载RL，在不同的入射光照强度下，输出性质可以是恒流的（P1 点），也可以是恒压的（P2 点）。而在同一光照强度下，改变负载大小，也可使输出特性变为恒流形式或恒压形式。对于负载的变化，可通过光伏发电板控制系统来完成。由此，光伏电池板的输出电压和输出电流都和负载电阻RL 有关。只有在负载匹配的情况下（RL=RM 时），才能获得最大的输出功率PM，这时的光电转化效率也最高。这也就是下文论述的最大功率点跟踪MPPT 所要达到的目的。
3 实现MPPT控制的方法
目前国内外己有许多文献针对太阳能电池最大功率点跟踪的问题进行了讨论，常见有三种方法:(1)恒定电压控制法CVT ( Constant Voltage Control ) ; (2)扰动观测法P&O ( Perturbation and Observation method ) ; (3)导纳增量法IncCond(Incremental conductance method ) 。
3.1 恒定电压法
3.1.1 控制原理
图3-1相同温度不同太阳辐射强度下太阳能光伏电池P-V特性
图3-2相同太阳辐射不同温度条件下太阳能光伏电池P-V特性
由图3-1-1可以看出，在太阳能光伏电池温度变化不大时，太阳能光伏电池的输出P-V特性曲线上的最大功率点几乎分布于一条垂直直线的两侧，因此若能将太阳能光伏电池输出电压控制在其最大功率点电压处，这时太阳能光伏电池将工作在最大功率点。
3.1.2 控制方法的特点
(1)控制简单，控制易实现;