mppt(maximum power point tracker)即峰值功率跟踪器，是太阳能电池发电系统中的重要部件。众所周知，在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池阵列输出功率也会变化，但是存在一个最大功率点pm以及与最大功率点相对应的电压ump和电流imd。当工作环境变化时，特别是日光照度和环境温度变化时，太阳能电池阵列的输出特性曲线也随之变化，与之相对应的最大功率点也随之改变，如图2所示。通常来讲，太阳能电池输出特性曲线的变化与日光照度的变化是成比例的[1]。但在实际应用中，日光照度的变化再加上工作温度的变化，使得太阳能电池输出特性的变化很复杂。

在太阳能发电系统中没有采用mppt，而是直接把太阳能电池阵列与蓄电池并联工作时，由于阵列的输出状态受到电池、电机工作状态的限制，输出功率往往不在阵列的最大功率点。mppt的作用是使太阳能电池阵列工作在最大输出功率点。它是高效率的dc／dc变换器，相当于太阳能电池输出端的阻抗变换器。mppt是太阳能车、太阳能发电系统、太阳能水泵上常用的功率提升部件。mppt能使太阳能电池阵列的输出功率增加约15％～36％[2]。

1 太阳能赛车的mppt方案设计

本文所述mppt是为清华大学“追日号”太阳能赛车研制的。“追日号”太阳能赛车的太阳能电池阵列总面积为6．67m2，最大输出功率为825w，开路电压在160v～170v之间，根据太阳能电池阵列输出特性试验，得到阵列最大功率点电压在129．6v～137．7v之间。由此确定蓄电池组由10个12v／20ah(5小时放电率)的铅酸蓄电池串联组成，额定电压为120v，工作电压在120v～140v之间。蓄电池工作电压在太阳能电池阵列的最大功率点电压附近。

mppt要实现太阳能电池工作电压到蓄电池电压的转换，其本身是需要消耗能量的；同时mppt应用在“追日号”太阳能车上，它的重量将增加整车功率的消耗。如果mppt的转换效率过低，应用mppt所获得的太阳能电池阵列输出功率的增加有可能被mppt本身消耗掉，甚至起反作用。在工作中，由于日光照度、温度等的变化，太阳能电池阵列的最大功率点(mpp)将随工作环境的变化而时刻变动着，mppt必须随时监测阵列输出状态的变化，根据智能的控制策略判断最大功率点的位置，调整阵列的工作电压跟踪最大功率点电压，由此实现mppt的功能。因此，mppt不仅是一个高效率的dc／dc转换器，更是一个智能的控制系统。

1．1 mppt的硬件设计

mppt的硬件包括mppt主回路、微处理器、信号调理电路、pwm驱动电路、电源、通信接口等六个部分。其硬件结构如图3所示。

mppt的电压转换器采用buck dc／dc转换器，以motorola场效应管作为电子开关器件；采用pwm控制方式，工作频率为16khz。由上述的太阳能电池阵列电压与蓄电池电压可知，mppt的buck dc／dc转换器的降压比在0．6～1．0之间。在这个降压比范围内，mppt的转换效率在86％～99％之间。

由于采用了buck dc／dc转换器，在太阳能电池阵列的工作电压高于蓄电池电压的情况下，通过调整buckdc／dc转换器的占空比即可改变太阳能电池阵列的工作电压[3]。mppt的buck dc／dc转换器的电感上l=4mh，临界负载电流iok为：

iok=(vout/2lf)/(1-d)

iokd=0.7=120v/(2×4mh×13khz)(1-0.7)≈0.35a

当电流i>0．35a、占空比d>0．7时，在场效应管开关的一个周期内，电感的电流是连