簡化太陽能供電的電池充電

　　太陽能電池板基礎(chǔ)知識

　　就一定量的光能和工作條件而言，太陽能電池板在某一特定輸出電壓上產(chǎn)生峰值輸出功率。圖 1 所示為由 72 節(jié)電池組成的太陽能電池板在電池板溫度為 60ºC 時的特性。虛線代表電池板的 I-V 曲線，X 軸表示電池板電壓。實線表示當(dāng)電池板電壓從 0V 變化到電池板開路電壓時電池板產(chǎn)生的輸出功率，電池電壓變化是用簡單的負載箱實現(xiàn)的。就此處所述這一特定情況而言，最大功率點在 32V，該電池板可提供 140W 功率。如果允許電池板溫度變化，在真實情況中這當(dāng)然是允許的，那么最大功率點可能在大熱天的 28V 到寒冷冬天的 44V 之間變化。

　　很多較簡單的太陽能充電系統(tǒng)將電池板電壓工作點設(shè)定為固定值。在上述特定電池板情況下，這類較簡單的系統(tǒng)會將電池板工作點設(shè)定到 32V，以在給定溫度時抽取最大功率，而這例子的溫度為 60ºC。不過，當(dāng)電池板溫度變化時，會浪費大量功率，因為電池板不再在真正的最大功率點上工作了。在這類情況下，可能浪費 20% 至 30% 以上的可用功率。

　　使情況變得更糟的是，按照已實行的安全標準，大多數(shù)電池板必須在太陽能電池陣列中裝上旁路二極管。這么做的原因是，當(dāng)部分電池板被遮住而得不到太陽光照射，而其他部分得到充足陽光照射時，太陽能電池板有一些特定表現(xiàn)。這時，被遮住的太陽能電池是反向偏置的，但其中仍然有很大的電流流過，因為其他得到充足光照的電池正在提供電流。被遮住的電池溫度可能上升，這有可能造成火災(zāi)。為了幫助降低火災(zāi)風(fēng)險，制造商在電池板各處都放置了旁路二極管。圖 2 顯示，在上述 72 節(jié)電池的太陽能電池板上，旁路二極管是怎樣放置的。

　　由于電池板中存在旁路二極管，當(dāng)部分電池板被遮擋時，就可能出現(xiàn)復(fù)雜的功率電壓特性。圖 3 顯示了這種情況，其中出現(xiàn)了兩個局部最大功率點，一個在 21V 電壓處，另一個在 37V 電壓處。如果采用前述簡單的 32V 功率點設(shè)定方法，那么可獲得 79.4W 功率，而不是在真正最大功率點 21V 上可獲得的 90.1W。這表明，在這種情況下?lián)p失了 13.5% 的功率。顯然，可跟蹤真正最大功率點并在其上工作的系統(tǒng)會有卓越功率表現(xiàn)。