为了使太阳能光伏电池板输出最大功率，需要对光伏电池输出功率进行跟踪，即为最大功率点跟踪（MPPT，maximumpowerpointtracking）［1－4］。MPPT技术在光伏发电系统的实现中，是提高效率、降低成本的关键技术，也是光伏系统不同于其它发电形式的特点之一。当日照强度和环境温度变化时，光伏电池的输出电压和电流呈非线性关系变化，其输出最大功率点（MPP，maximumpowerpoint）也随之改变。随时跟踪最大功率点才能充分利用光伏电池的容量，提高整个系统的发电效率。因此，光伏发电系统需要保证系统不论在何种日照及温度条件下，始终使光伏阵列工作在最大功率点处，并且是动态跟踪。已有的MPPT方法，如恒定电压控制法、扰动观察法、电导增量法等［5－6］。 为了尽可能提高整个光伏系统的发电效率，本文将恒定电压控制法与扰动观察法结合在一起，对光伏电池最大功率点进行快速、准确地跟踪，通过仿真研究进行了验证。采取直流升压－逆变的两级拓扑结构是无隔离变压器光伏逆变系统的典型设计［7－8］，其中，MPPT控制主要由直流升压电路实现，而功率开关管的驱动电路是直流升压电路的核心技术。本文最后提出了直流升压电路及其功率开关管驱动的硬件设计，并且进行了驱动电路的性能测试。 1MPPT仿真研究 在一特定日照强度和环境温度下，太阳能光伏电池板的输出功率／电压特性曲线如图1所示。图1中，横坐标为光伏电池板输出电压U（单位为V），纵坐标为光伏电池板输出功率P（单位为W），光伏电池板输出最大功率Pmax对应的输出电压为Um。光伏电池板输出最大电压即为其开路电压。一般而言，最大功率Pmax所对应的输出电压Um为其开路电压的80％左右。恒定电压控制法正是基于这种特性，控制其输出电压为开路电压的80％，直接得到最大功率点MPP。很显然，这种方法虽然快速，但并不是很准确。扰动观察法，俗称为爬山法，逐步搜索，直到爬到山顶，即最大功率点，这种方法比恒定电压控制法准确，但若起始搜寻点离MPP较远则寻找速度稍显慢。本文研究将以上两种方法结合在一起，利用光伏电池板的特性，将起始工作点取为开路电压的80％电压点，然后再用扰动观察法搜寻MPP。图2为仿真结果，从仿真结果中看出，该方法仅用0．2s就跟踪上MPP，它结合了恒定电压控制法与扰动观察法的优点，对光伏电池最大功率点进行了快速、准确地跟踪。 2硬件电路设计 直流升压－逆变的两级拓扑结构如图3所示，其中，MPPT控制主要由直流升压电路实现。图3中，功率开关管S1为IGBT，由控制器通过驱动电路对S1进行控制，功率开关管的驱动电路是直流升压电路的核心技术，本文提出了一种单电源、带隔离的方便、实用的驱动电路，如图4所示。图4中，直流升压电路设计中，IGBT选择型号为IRG-PS60B120KDP，即60A／1200V。驱动芯片选择MC33153D，单电源供电，对小功率IGBT驱动简单、实用。由于该驱动芯片不具有隔离功能，从控制器发出的脉宽调制信号（PWM，pulsewidthmodulation）信号需经过快速光耦6N139送给驱动芯片MC33153D的输入端，即管脚4。另外，该驱动芯片还具有IGBT故障报错功能，错误信号输出端为其管脚7，经一普通快速光耦TLP－521－1送给控制器。 3驱动电路测试 根据所提出的直流升压电路及其功率开关管驱动的硬件设计，对驱动电路进行性能测试。测试结果如图5、6所示。图中，上面一条黄色的曲线为IGBT集电极C与发射极E两端的电压信号，下面一条蓝色的为IGBT门极PWM信号，PWM信号为高时，IGBT导通，这时CE两端电压降为零。图5为IGBT导通测试波形，从图5中看出，IGBT导通时间为180ns，PWM信号响应时间为160ns。因此，从IGBT收到控制器的PWM信号到IGBT导通整个过程的延时为340ns。图6为IGBT关断测试波形，从图6中看出，IGBT关断时间为680ns，PWM信号响应时间为280ns。因此，从IGBT收到控制器的PWM信号到IGBT导通整个过程的延时为960ns。从测试结果看出，所设计的IGBT驱动延时小、性能好，导通时间小于0．4μs，关断时间小于1μs。 4结束语 1）MPPT仿真结果表明，本文提出的MPPT方法结合了恒定直流电压控制与扰动观察法的优点，对MPP进行快速、准确跟踪。2）从IGBT测试结果表明，所设计的直流升压电力电子开关IGBT及其驱动电路动态响应性能好。3）IGBT驱动设计简单、实用，满足小功率光伏逆变直流升压电路的要求。