為了使太陽能光伏電池板輸出最大功率，需要對光伏電池輸出功率進行跟蹤，即為最大功率點跟蹤（MPPT，maximumpowerpointtracking）［1－4］。MPPT技術在光伏發電系統的實現中，是提高效率、降低成本的關鍵技術，也是光伏系統不同于其它發電形式的特點之一。當日照強度和環境溫度變化時，光伏電池的輸出電壓和電流呈非線性關系變化，其輸出最大功率點（MPP，maximumpowerpoint）也隨之改變。隨時跟蹤最大功率點才能充分利用光伏電池的容量，提高整個系統的發電效率。因此，光伏發電系統需要保證系統不論在何種日照及溫度條件下，始終使光伏陣列工作在最大功率點處，并且是動態跟蹤。已有的MPPT方法，如恒定電壓控制法、擾動觀察法、電導增量法等［5－6］。

為了盡可能提高整個光伏系統的發電效率，本文將恒定電壓控制法與擾動觀察法結合在一起，對光伏電池最大功率點進行快速、準確地跟蹤，通過仿真研究進行了驗證。采取直流升壓－逆變的兩級拓撲結構是無隔離變壓器光伏逆變系統的典型設計［7－8］，其中，MPPT控制主要由直流升壓電路實現，而功率開關管的驅動電路是直流升壓電路的核心技術。本文最后提出了直流升壓電路及其功率開關管驅動的硬件設計，并且進行了驅動電路的性能測試。

1MPPT仿真研究

在一特定日照強度和環境溫度下，太陽能光伏電池板的輸出功率／電壓特性曲線如圖1所示。圖1中，橫坐標為光伏電池板輸出電壓U（單位為V），縱坐標為光伏電池板輸出功率P（單位為W），光伏電池板輸出最大功率Pmax對應的輸出電壓為Um。光伏電池板輸出最大電壓即為其開路電壓。一般而言，最大功率Pmax所對應的輸出電壓Um為其開路電壓的80％左右。恒定電壓控制法正是基于這種特性，控制其輸出電壓為開路電壓的80％，直接得到最大功率點MPP。很顯然，這種方法雖然快速，但并不是很準確。擾動觀察法，俗稱為爬山法，逐步搜索，直到爬到山頂，即最大功率點，這種方法比恒定電壓控制法準確，但若起始搜尋點離MPP較遠則尋找速度稍顯慢。本文研究將以上兩種方法結合在一起，利用光伏電池板的特性，將起始工作點取為開路電壓的80％電壓點，然后再用擾動觀察法搜尋MPP。圖2為仿真結果，從仿真結果中看出，該方法僅用0．2s就跟蹤上MPP，它結合了恒定電壓控制法與擾動觀察法的優點，對光伏電池最大功率點進行了快速、準確地跟蹤。

2硬件電路設計

直流升壓－逆變的兩級拓撲結構如圖3所示，其中，MPPT控制主要由直流升壓電路實現。圖3中，功率開關管S1為IGBT，由控制器通過驅動電路對S1進行控制，功率開關管的驅動電路是直流升壓電路的核心技術，本文提出了一種單電源、帶隔離的方便、實用的驅動電路，如圖4所示。圖4中，直流升壓電路設計中，IGBT選擇型號為IRG-PS60B120KDP，即60A／1200V。驅動芯片選擇MC33153D，單電源供電，對小功率IGBT驅動簡單、實用。由于該驅動芯片不具有隔離功能，從控制器發出的脈寬調制信號（PWM，pulsewidthmodulation）信號需經過快速光耦6N139送給驅動芯片MC33153D的輸入端，即管腳4。另外，該驅動芯片還具有IGBT故障報錯功能，錯誤信號輸出端為其管腳7，經一普通快速光耦TLP－521－1送給控制器。

3驅動電路測試

根據所提出的直流升壓電路及其功率開關管驅動的硬件設計，對驅動電路進行性能測試。測試結果如圖5、6所示。圖中，上面一條黃色的曲線為IGBT集電極C與發射極E兩端的電壓信號，下面一條藍色的為IGBT門極PWM信號，PWM信號為高時，IGBT導通，這時CE兩端電壓降為零。圖5為IGBT導通測試波形，從圖5中看出，IGBT導通時間為180ns，PWM信號響應時間為160ns。因此，從IGBT收到控制器的PWM信號到IGBT導通整個過程的延時為340ns。圖6為IGBT關斷測試波形，從圖6中看出，IGBT關斷時間為680ns，PWM信號響應時間為280ns。因此，從IGBT收到控制器的PWM信號到IGBT導通整個過程的延時為960ns。從測試結果看出，所設計的IGBT驅動延時小、性能好，導通時間小于0．4μs，關斷時間小于1μs。

4結束語

1）MPPT仿真結果表明，本文提出的MPPT方法結合了恒定直流電壓控制與擾動觀察法的優點，對MPP進行快速、準確跟蹤。2）從IGBT測試結果表明，所設計的直流升壓電力電子開關IGBT及其驅動電路動態響應性能好。3）IGBT驅動設計簡單、實用，滿足小功率光伏逆變直流升壓電路的要求。