優(yōu)化光伏系統(tǒng)

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的屋頂太陽能系統(tǒng)安裝過程也在減少BOS成本，并提高性能。在這種結(jié)構(gòu)中，太陽能板以串聯(lián)/并聯(lián)陣列形式連接在一起，對陰影和錯配非常敏感。舉例來說，如果一個串行陣列中的面板，其性能受陰影或塵土的影響，整串的輸出就會受到嚴(yán)重的影響。對這個問題的一個解決方案就是在面板或串聯(lián)級增加一個DC/DC變換器和一個極大的功率點(diǎn)追蹤器。

優(yōu)化
面板級的能量優(yōu)化是一個非常重要的能量轉(zhuǎn)換和控制任務(wù)。這些功能要優(yōu)化太陽能面板采集的能量，然后轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電壓或電流，同時將工作狀態(tài)發(fā)送至中央控制器。這需要一個微控制器或狀態(tài)機(jī)、模擬感應(yīng)電路、DC/DC電流轉(zhuǎn)換，以及有線或無線通信。

這些具體功能都是易于理解的，并適合集成在一個模塊中。這樣做能提供成本、可靠性和性能優(yōu)勢。優(yōu)化的MPPT輸出可增加系統(tǒng)的性能，并導(dǎo)致效率增加，有助于降低系統(tǒng)成本。

一個典型的MPPT集成方案就是ST公司的SPV1020。它包含了一個集成式升壓變換器，一個MPPT有線狀態(tài)機(jī)，模擬感應(yīng)電路和一個PLM。變換器使用了一個高頻率交錯結(jié)構(gòu)，可接納更小的電感和電容。這個高集成度的方案將在2010年晚些時候推出。

太陽能適合大部分的工業(yè)應(yīng)用，如離網(wǎng)的太陽能供電路燈、標(biāo)識、碰撞指示燈、安全系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獲取和遠(yuǎn)程通信。通常情況，在電網(wǎng)不能接入的地方會使用太陽能。然而，在這些地方，太陽能的使用會因?yàn)槌杀疽蛩囟芟?。不過，同屋頂?shù)奶柲芤粯?，離網(wǎng)的工業(yè)太陽能供電系統(tǒng)會隨著成本和效率方面的改進(jìn)而增加應(yīng)用。

離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要很大的能量采集器，尤其是電池。這些電路需要安全和高效的充電，以不斷完善完備性和集成性。例如，Cypress半導(dǎo)體推出了使用PowerPSoC處理器的集成太陽充電器參考設(shè)計(jì)。它用12V太陽能板供電，來慢充12V鉛酸電池，這個參考設(shè)計(jì)包括了MPPT優(yōu)化和一個鉛酸電池充電器。

該產(chǎn)品的架構(gòu)使用了一個電流控制的降壓整流器來進(jìn)行MPPT和電池充電（見圖4）。嵌入在PowerPSoC中的MPPT和電池充電器使用了電壓和電流回饋，使面板工作在峰值功率，通過控制降壓控制器的開關(guān)來使面板工作在峰值功率中。

圖4 MPPT/充電器控制器結(jié)構(gòu)框圖

在另一個實(shí)例中，ST微電子開發(fā)了一個高度集成的HBLED太陽能MPPT充電器/驅(qū)動器。這個全集成的方案帶有MPPT優(yōu)化的電池充電器和集成的HBLED驅(qū)動器。這個產(chǎn)品將在2010年晚期發(fā)布，非常適合于HBLED街燈照明應(yīng)用。