太阳能电池的串联和并联首先讨论太阳能电池单元PV.doc

第一部分。太阳能电池的串联和并联 首先讨论 太阳能电池单元（PV-cell），太阳能模组（PV-module），太阳能面板（PV-panel），太阳能面板阵列（PV-array)定义。 太阳能电池单元（PV-cell），也就是一个电池的单元，一般输出电压只有0.6V左右。） 太阳能模组（PV-module），多个电池的单元串联后，并联一个旁路二极管（passby diode）。太阳能模组（PV-module）是电路意义上的定义。 太阳能面板（PV-panel），也就是我们看到的太阳能板。一个太阳能面板（PV-panel），可以有多个太阳能模组（PV-module）串联，也可以有一个太阳能模组（PV-module）。太阳能面板（PV-panel）是物理上的定义，可以看出一个器件。 ?太阳能面板阵列（PV-array)。就是太阳能面板（PV-panel）的串联和并联。 太阳能电池的串联和并联 ? 太阳能电池单元（PV-cell）串联问题。如果没有passby diode（后面会讨论到）。?太阳能电池单元（PV-cell），太阳能模组（PV-module），太阳能面板（PV-panel），太阳能面板阵列（PV-array)的等效电路是一样的。在这里不做分析，大家可以参照有关文献。光伏本质上是恒流电源， 只是最高的输出电压受到 n x V_cell的限制。恒流源的特征是输出阻抗高，故在一个的PV-cell string（电池的串联）中。? 最弱的一个PV-cell电流决定整个PV-cell string电流大小。比如500个 PV-cell string中。 499个能够输出8A电流， 只有一个cell能够输出0.5A（阴影，污染等等原因）。那么这个?PV-cell string只能输出0.5A。 7.5A就这样浪费了。为了解决这个问题， 可以在这个PV-cell并联一个passby diode。这样电流就可以出来8A，只是电压降低V_cell + V_passby. 由于这个最弱的PV-cell是不确定的，因此要求每一个PV-cell加一个passby diode--------这样成本太高。 于是采用一个折中的方案。比如每24个PV-cell string加一个passby二极管。 这24个PV-cell string 加 这个并联的passby diode， 就是一个PV-module。?以此类推， 太阳能模组串（PV-module string）中， 也存在同样的问题。 太阳能电池单元（PV-cell）并联问题。只有0.6V输出， 电流是巨大的，传导损耗（conduct lose）太大了。??但是不存在串联电路中passby能量的问题。 应用现状以及发展方向。为了获取高的电压，目前我们看到的大多数的应用是太阳能模组（PV-module）直接串联。从上面分析来看， 串联问题带来了太多的能量的被passby。也就是系统效率低下的问题。为了解决该问题，目前太阳能应用的发展趋势是 u-convertor 和 u-inverter。也就是如何将串联转化为并联，下面我们将会讨论 总结：如何平衡串联和并联，如何将串联转化成并联。是问题，也是挑战。 重点回顾： 1）光伏本质上是恒流电源 2）最弱的一个PV-cell电流决定整个PV-cell string电流大小 3）如何平衡串联和并联，如何将串联转化成并联。 4）u-convertor 和 u-inverter ? 第二部分。 MPPT MPPT（maximum power point trace）。MPPT的组成是由MPPT的算法和DCtoDC电路构成。 MPPT 的算法可以用硬件和软件来实现。目前已经有带硬件的MPPT的电源IC面市。 ? 有多少个PV-module，就有多少个功率峰。 一个太阳能模组串（PV-module string），如果以Y轴为输出功率，x轴输出电压。我们可以得出一个功率VA电压曲线。 以3个PV-module为例。假如他们的输出电流分别为0.5A，1A，2A。那么曲线大致如下（x轴的数据有点点错误，重点是功率峰）。有3个功率峰。如果3个module的电流是一样的， 那么3个功率峰会重叠，我们仍然还是可以看成有3个峰。 因此有多少个PV-module，就有多少个功率峰。 MPPT的目的就是找到最高的峰，然后锁住在峰的顶部。 如果只有一个功率峰，硬件MPPT可以实现。 如果存在多个功率峰，软件MPPT实现起来方便多了。 在多个功率峰的太阳能系统中，还是存在能量被passby。 因此将来发展的方向是one module， one peak。 MPPT的性能评估（测试方法） MPPT静态指标。 测试方法如下。 电源：恒压源串联一个电阻. 在MPPT时， 负载上的电压