太陽能MPPT模塊作為一個節(jié)能型電源，其輸入模式以單供電模式為佳。如下圖所示，在低于最大功率點(diǎn)電壓時光伏板電壓特性很軟：即電壓變化很大但功率變化很小，光照較弱時，光伏板輸出功率較低，輸出功率大于光伏板功率時，光伏板輸出電壓跌落。

由于光伏板的輸出特性很軟，當(dāng)光伏電壓達(dá)到輔源的開啟電壓時，輔源工作瞬間抽取輔源工作所需的功率，光伏電壓會跌落，輔源關(guān)閉，接下來輔源會重復(fù)開關(guān)，容易損壞模塊內(nèi)部的繼電器、DSP、MOS管等器件，直到光伏板的輸出功率能夠維持輔源工作，輔源才不會重復(fù)開關(guān)。

由于存在上述問題，目前大多數(shù)廠家會采用模塊輸出電池供電或者采用模塊輸入端（光伏板側(cè)）和模塊輸出電池同時取電的方式，現(xiàn)有這兩種取電方式的問題在于模塊在光伏功率較弱或在晚上時模塊輔源從電池取電，消耗了電池能量的同時也使太陽能模塊白天晚上一直工作從而降低模塊壽命，這些問題都是不能容忍的。

在只有太陽光作為唯一輸入源的情況下，當(dāng)早晚日出日落的臨界狀態(tài)時，MPPT模塊的開關(guān)機(jī)過程需要平滑處理，以避免輔助電源、繼電器和BUCK電路的反復(fù)開關(guān)對模塊壽命和可靠性的影響。

工作原理和參數(shù)計算

1.工作原理描述

MPPT模塊早晚開關(guān)機(jī)平滑處理的核心是“重載切換輕載”。在早晚光強(qiáng)從無到有和從有到無的過程中，通過對可調(diào)負(fù)載（風(fēng)扇）的連續(xù)控制，不斷測試光強(qiáng)功率是否足夠模塊正常工作，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)過程的平滑處理，從而避免開機(jī)時輔助電源、繼電器和BUCK電路的反復(fù)開關(guān)。

軟件早晚開關(guān)機(jī)平滑處理流程圖框架如下圖所示，其中：

Vi為輸入電壓;

Vmpp為風(fēng)扇調(diào)速基準(zhǔn)電壓點(diǎn);

Vo為輸出電壓;

Vo+dV1為開機(jī)過程BUCK電路關(guān)斷基準(zhǔn)電壓點(diǎn),Vmpp為關(guān)機(jī)過程BUCK電路關(guān)斷基準(zhǔn)電壓點(diǎn);

Vo+dV2為繼電器的關(guān)斷基準(zhǔn)電壓點(diǎn);

Vo+dV3為正常開機(jī)后到傍晚進(jìn)入關(guān)機(jī)程序的基準(zhǔn)電壓點(diǎn)。

2.參數(shù)計算過程

開關(guān)機(jī)過程需要的功率切換值如下：

Pl－模塊假負(fù)載最大功耗，

Paux－輔助電源開啟功耗，

Pfan－風(fēng)扇滿轉(zhuǎn)功耗，

Prly－繼電器閉合功耗，

Pbuck－Buck電路工作功耗。

為模塊早晚開關(guān)機(jī)平滑實(shí)現(xiàn)，需要滿足以下幾點(diǎn)要求：

1) Pl > Paux，即假負(fù)載功耗要大于輔助電源開啟功耗以避免輔助源頻繁開關(guān)；

2) Pfan > Prly，即風(fēng)扇滿轉(zhuǎn)功耗大于繼電器閉合功耗以避免繼電器頻繁開關(guān)；

3) Pfan > Pbuck，即風(fēng)扇滿轉(zhuǎn)功耗大于buck工作功耗以避免buck頻繁開關(guān)；

4) 風(fēng)扇調(diào)速周期要比輸入電壓跌落時間快；

5) 以上所有調(diào)速及開關(guān)判斷以選取光伏板MPP工作點(diǎn)為佳。

3.算法實(shí)測結(jié)果

在額定輸入條件下（四塊光伏板串連），模塊早晚開關(guān)機(jī)過程實(shí)現(xiàn)了平滑處理，如下圖所示：

早上開機(jī)實(shí)測波形

晚上關(guān)機(jī)實(shí)測波形

考慮到MPPT系統(tǒng)對客戶光伏板的配置不可控，需要考慮一些極端配置情況（如單獨(dú)四塊光伏板串連、單獨(dú)六塊光伏板串連）的應(yīng)對方法。

針對單獨(dú)四塊光伏板串連情況，由于所有調(diào)速與開關(guān)判斷電壓點(diǎn)選取為65V，與四塊光伏板串連理論最大功率點(diǎn)68V接近，因此模塊在光伏板能提供的最大功率附近執(zhí)行開關(guān)機(jī)程序，在光線沒有突變的情況下可以平滑實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)過程。

由于在早晚臨界狀態(tài)時光強(qiáng)已經(jīng)很弱了，模塊無法通過開路電壓判斷光伏板配置信息，另外為了保持模塊與監(jiān)控一定程度上的功能獨(dú)立性，也不便通過監(jiān)控模塊來下發(fā)光伏配置信息，因此模塊的開機(jī)判定電壓點(diǎn)65V無法同光伏板配置信息自適應(yīng)調(diào)整。而單獨(dú)六塊光伏板串連的理論最大功率點(diǎn)為102V，在早晚臨界狀態(tài)時實(shí)測開路電壓約105V，對應(yīng)最大功率點(diǎn)約在80－90V之間，與65V的判斷電壓點(diǎn)相差較遠(yuǎn)。在開機(jī)65V調(diào)速的情況下，4塊板串和6塊板串對應(yīng)到每塊板上的工作電壓分別是16.25V和10.83V，其光伏功率存在差值dP，在負(fù)載調(diào)節(jié)過程中功率下降的斜率不同，因此在開關(guān)機(jī)過程中單獨(dú)4塊板能正常工作，單獨(dú)6塊板相對較差，如下圖所示：

應(yīng)對策略：

1）優(yōu)化開（關(guān)）機(jī)起始條件，在進(jìn)入開（關(guān)）機(jī)處理之前先積累（耗盡）光伏能量，然后再運(yùn)行假負(fù)載調(diào)節(jié)程序；

2）增加輔助電源頻繁開關(guān)機(jī)識別標(biāo)志，在光強(qiáng)臨界的情況下一旦發(fā)生輔助電源掉電，則延時3分鐘后再運(yùn)行風(fēng)扇負(fù)載調(diào)節(jié)，針對不同天氣和光伏板配置，可以有效減少輔助電源頻繁開關(guān)機(jī)對客戶的困擾。