家用太阳能发电系统的研究

目录 摘要 IAbstract II引言 11光伏电池的光电转换机理与应用 31.1工作原理 31.2光伏电池的光伏效应 31.3光伏电池的等效电路 42光伏电池的输出特性以及影响因素 62.1光伏电池的p-v和I-v特性曲线 62.2光伏电池的主要参数 73最大功率跟踪控制技术 73.1实现最大功率跟踪控制的原因 73.2几种常见的最大功率跟踪方法 83.3改进的双模式MPPT技术 103.4直流变换电路 124系统的电路Matlab仿真 134.1光伏电池等效电路的Matlab仿真 134.2光伏电池等效电路仿真框图 134.3光照强度变化时光伏电池的输出特性 144.4Buck电路的仿真 145结论与分析 18参考文献 19致谢 20

ContentsSummary IAbstract IIIntroduction 11.Photoelectricconversionmechanismandapplicationofphotovoltaiccells 31.1Workingprinciple 31.2Photovoltaiceffectofphotovoltaiccells 31.3Equivalentcircuit4ofphotovoltaiccells 42.Outputcharacteristicsofphotovoltaiccellsandinfluencingfactors 62.1P-vandI-vcharacteristiccurvesofphotovoltaiccells 62.2Themainparametersofphotovoltaiccells 73.Maximumpowertrackingcontroltechnology 73.1Reasonsforimplementingmaximumpowertrackingcontrol 73.2Severalcommonmaximumpowertrackingmethods 83.3Improveddual-modeMPPTtechnology 103.4DCconversioncircuit 124CircuitMatlabsimulationofthesystem 134.1Matlabsimulationofequivalentcircuitsofphotovoltaiccells 134.2Photovoltaiccellequivalentcircuitsimulationblockdiagram 134.3Outputcharacteristicsofphotovoltaiccellswhenlightintensitychanges 144.4SimulationofBuckcircuits 145Conclusionandanalysis 18References 19Acknowledgements 20家用太阳能发电系统的研究摘要：随着全球气候变暖、自然资源匮乏以及可再生能源的紧缺，太阳光照也已变成当今世界最主要的能量一类。其中，光电发展也是最常用的能量一类，其应用也在不断扩大。随着元件生产成本的不断降低以及新兴光电科技的出现，未来的资源可望从常规的转为可连续的可再生资源。因此，我们将进一步讨论太阳能发电科技的最近发展，以及它在实际中的应用。我们还将讨论怎样设计和制造家庭所用的太阳能发电装置。我们通过光伏电池的仿真模型，实现对任何功率等级的电池实现迅速的特性仿真。在前述结果基础上针对不同种类的最大功率跟踪控制方法，进行了综合分析比较后，进而提出了改进的双模式最大功率点跟踪控制方法。最后对buck基本电路进行仿真并进行了分析。关键词：光伏发电、太阳能、最大功率点跟踪、控制

Title:StudyonSolarPowerGenerationSystemBasedonPhotovoltaicTechnologyAbstract:Underthebackgroundofglobalenvironmentalpollutionandincreasinglyseverechangesintheenergysituation,solarradiationhasbecomeoneofthemostimportantsourcesofenergyintheworldtoday.Amongthem,photovoltaicdevelopmentisthemostcommonlyusedformofenergy,anditsapplicationsareconstantlyexpanding..Withthecontinuousreductioninproductioncostsofcomponentsandtheemergenceofnewphotovoltaictechnologies,futureresourcesareexpectedtoshiftfromconventionaltosustainableandrenewableresources..Therefore,wewillfurtherdiscusstherecentdevelopmentsinsolarpowergenerationtechnologyanditsapplicationsinpracticalsettings..Andaseriesofresearchanddevelopmentofhouseholdsolarpowergenerationsystemhasbeenmade.Wehavedevelopedasimulationmodelforphotovoltaiccells,whichcanquicklysimulatethecharacteristicsofcellsofanypowerlevel.Basedonthesimulationresults,weconductedacomprehensiveanalysisandcomparisonofdifferentmaximumpowerpointtrackingcontrolmethods,andproposedanimproveddual-modemaximumpowerpointtrackingcontrolmethod.Finally,wesimulatedandanalyzedabasicbuckcircuit.Keywords:photovoltaicpowergeneration,solarenergy,maximumpowerpointtracking,control

引言由于人类对环境保护的重视，以及传统的燃煤燃烧技术的局限性，光伏技术已经成为当今社会的重要选择。它通过使用半导体材料的光电特性，把太阳辐射的热量变成电力，从而实现节约资源、保护环境的目的。因此，它已经成为当今社会的重要选择。光伏发电具有光电转化效率高、运行成本低、环境占地面积小等优势，适用于各种规模、场景和用途的应用。有着越来越多的国家和地区采用光伏发电的方式来实现能源多样化和能源安全。在城市和农村，太阳能技术已经被应用于供电、热水、空调、照明等许多领域。太阳能电池板的应用不仅可以降低环境污染，还可以减少对石油、煤等传统能源的需求，以及减少生产和运输这些能源所产生的二氧化碳等污染物。中国是世界上最大的发展中国家之一，面临着在经济发展和环境保护之间平衡的挑战。不可再生能源（如石油、天然气和煤炭等）是人类社会过去几十年的主要能源来源，但它们的供应是有限的，且使用它们会造成环境问题和气候变化。每年有成百上千吨的有害物质，如二氧化碳和二氧化硫被排放到大气中，导致环境污染加剧，直接影响居民的健康和生活质量。同时，这些污染物还会形成酸雨，进一步污染当地的水源和土壤。同时由于排放大量温室气体而产生的温室效应,已引起全球气候恶化[1]。不可再生能源受到天气、地理和季节等多种因素的影响，其能源产量的不稳定性也是一个难以克服的挑战。这使得不可再生能源无法满足某些高能耗需求（如高速铁路和工业生产等），限制了其市场份额的进一步扩大。目前，全球正在逐渐向可再生能源转型。国内：中国在光伏发电领域已经成为全球领导者。中国的光伏发电业务发展迅速，目前的年度规模已经突破250GW，大大高于世界平均水平。特别是上半年，中国的新能源发电规模更是突破29.5GW，为世界能源市场带来重要贡献。这主要得益于政府出台了一系列支持政策，如光伏扶贫、光伏扶持等政策。国外：欧洲在光伏发电领域一直拥有领先优势，其中德国是当之无愧的光伏发电领导者。欧洲在光伏发电技术和政策方面投入巨大，仍然是世界上最先进的光伏技术创新和应用领域之一。此外，美国、日本、澳大利亚等国家也在积极推广光伏发电。总的来说，全球各国都在积极发展光伏发电，相信未来可再生能源将会越来越被重视，光伏发电的应用也会不断扩大。此外，全球对于环境保护和气候变化的重视不断提高，这也为光伏发电的发展提供了有利的环境和机遇。随着技术和市场的进一步发展，光伏发电将逐渐占据更大的市场份额，成为未来可持续发展的主流能源之一。光伏发电还有以下一些特点和趋势：(1)建设灵活：光伏发电可以建设在各种地形和地理位置，不需要大量土地，对环境和生态没有很大的破坏，且可以进行分布式建设。(2)维护便利：与传统能源相比，光伏发电没有大型设备，维护较为简单，而且具有长期使用寿命，可以节约维护成本。(3)安全性高：与火力发电等传统能源相比，光伏发电不会产生烟尘和废气等有害物质，减少了环境污染和安全隐患。(4)占地面积小：与传统发电相比，光伏发电所需的占地面积较小，适合在城市等场所建设，这进一步促进了光伏发电的普及和应用。总体来说，光伏发电已经成为全球关注焦点和未来能源发展方向之一。随着技术、政策、市场和环境等各种因素的不断推动，我们有足够的理由相信，光伏发电将会越来越被人们所重视和使用，为人类提供更加清洁、安全、可持续的能源。

1光伏电池的光电转换机理与应用1.1工作原理通过利用半导体材料的电学特性，光伏电池可以将太阳辐射转化为可再生能源，从而实现可再生能源的利用。其工作原理主要是基于光伏效应。光伏效应是指某些材料在受到光照时产生电能的现象。该过程分为以下几个步骤：(1)光子激发：光子激发是指物质或材料受到光的作用而激发电子的一种现象。具体来说，物体被光照射时会吸收光能，此时物质或材料中的电子会跃迁到高能级态，这种现象称为光子激发。光子激发在光伏发电、光致发光[2]、光致变色[3]、光化学反应等方面都有重要应用。(2)电子运动：导带中的电子会被电场推动向电极移动。(3)电子流：在光伏电池的两端设置电极，电子通过电极流入电路中，从而产生电动势和电流。(4)电荷补偿[4]：在光伏电池的内部，载流子被电场控制，电荷在电场的作用下得到补偿，从而使得光伏电池内部的电场保持稳定。通过以上过程，光伏电池将太阳光直接转换成电能，并输出到电路当中。不同类型的光伏电池在具体实现上可能有所不同，但是其本质的工作原理都是基于光伏效应的。在光伏电池的工作过程中，材料的选择非常重要。通常，选择的材料应具有以下几个特征：(1)半导体特性：能够将光能转换成电能的材料必须是半导体，例如硅、镓等。(2)稳定性：光伏电池通常需要具有多年的使用寿命，并且在不同的环境条件下仍能够保持稳定的性能。(3)高转换效率：材料需要能够具有低反射率、高透光性和高吸收率等特性，以提高光能的利用率。(4)低成本：选材需要考虑成本因素，选择性价比高的材料。光伏电池的类型根据其结构和制作工艺的不同，可以分为以下几种类型：硅的结构类型，薄膜型光伏电池，有机太阳能电池，无机半导体太阳能电池等。这些不同类型的电池材料都有着各自的特点，并且可以根据不同的需要进行选择应用。1.2光伏电池的光伏效应光伏效应是指在光照下，光伏材料中的能带结构被激发，使其内部的载流子（电子和空穴）能够被激发到达能带的导带或价带，形成电子空穴对并且发生电流的现象。通过使用光伏技术，我们可以将太阳能转换成可再生能源。在典型的光伏电池中，材料通常是以硅（Si）为主要成分的半导体。硅在不受光照时是一种绝缘体，但当受到光照时，会形成内部电场，当施加正向电压时会形成电流。这个电流可以被导线连接到铅蓄电池或一个外部电路中。因此，光伏效应是光伏电池工作的关键。利用太阳光转化成电能的光伏效应，可以有效地利用可再生的太阳能，来提供清洁的、可再生的能源。实际上，光伏效应并不仅限于硅材料，许多其他的材料也能实现这种效应。目前，太阳能电池的发展趋势是发掘具有高效转换率和低成本的材料。这些新型材料包括铜铟镓硒（CIGS）、硫化锌和钙钛矿等，它们能够实现高效的光电转化。虽然光伏效应是一种非常有前途的能源转化方式，但是光伏电池的生产、安装和维护等过程也面临着很大的挑战，其中最重要的挑战之一就是成本。不过近年来，太阳能电池的技术和成本都有了很大的进步，而且在未来，随着技术的不断发展，光伏电池将会越来越普及，成为一种非常重要的清洁能源。1.3光伏电池的等效电路当太阳辐射照耀光伏电池，电子便会朝着不同的方向运行，并且随着太阳辐射的增加，电池的电量也随之增加。而且，由于现代的太阳能电池通常都是由P-N结二极管组装而成，所以它们能够承受更高的太阳辐射，并且能够提供持续的电力。当P-N结达到最佳性能时，我们应该采用光伏电池的相应模型，具体表现形式见图1-1。图SEQ图\*ARABIC1-1理想状态的太阳能电池等效电路图在实际的光伏电池中，由于光伏电池的特性，其表面、背部的电极、接头的电阻、以及其自身的电阻等因素都会导致电流的消失，而这种影响通常通过串联的Rs来反映出来。同时，电池边缘的漏电可能导致一部分电流被短路，这可以用并联电阻Rsh表示。理想的光伏电池中，Rs很小，Rsh很大，可以忽略不计，相应的，该系统的基本组成部分是一个具有Iph的恒定输出，并配置了一个双向的二极管。另一方面，该系统还具有一系列的分布式电容，然而，因为直流设备没有高频交流分量的，所以被完全抛弃。硅型光伏电池的电路结构必须具备P-N结构，以及P-N结形成的其他分布电容[5][6]。这些电容的值取决于P型和N型半导体材料的厚度和材料的介电常数。但是这些电容不会影响光伏电池的正常运行，可以省略。为此，为了深入理解光伏电池的工作原理，必须通过构建相关的电路来研究它的电压、电流、填充因子等参数，并且结合实际情况，才能够有针对性的实施图1-SEQ图\*ARABIC2实际光伏电池等效电路图由以上内容和电力图可得出以下方程式ID=IoIL=Iph-Isc=IoUoc=AKTq其中IL为电池单元输出电流:

lph

为光生电流(A)[7];

I0

为二极管的反向饱和电流(A);Ud为等效二极管的端电压(V);

q是单位电荷(1.6x10*9C);

K是波尔兹曼常数(0.86x10^*eV/K);

T是绝对温度(K);

A为P-N结的曲线常数弱光下，有Iph<<Io,使得Uoc=AKTqIphI从结果来看，硅型光伏电池的开路电压与光照强烈程度存在着明显的正相关，即，光照越弱，其电流就越低，光照越强，其电流就会越高，通常介于0.5~0.58V左右。理想等效电路方程为IL=Iph2光伏电池的输出特性以及影响因素2.1光伏电池的p-v和I-v特性曲线光伏电池的输出特性主要由以下三个因素决定：（1）光强：随着光照强度的提高，光伏电池的输出电压和电流也会随之增加，并在某一点达到最大值。（2）温度：温度越高，光伏电池的输出电压和电流就越低。这是因为温度会影响到光伏电池的半导体材料导电性能。温度越高，半导体材料的导电性能就越差。（3）阴影：光伏电池表面被掩盖的部分。在光伏电池的输出功率上的影响主要取决于遮挡部分的面积、位置和持续时间。对于现代的光伏系统来说，设计者通常会尽量避免出现阴影，因为即使是一个很小的阴影都可以对整个系统的输出功率产生重要影响。光伏电池组件是由若干电池组成的，如果一个电池上出现阴影，那么只要在整个组件中有一块电池出现阴影，这个组件的输出就会下降。以上三个因素是光伏电池输出特性的主要影响因素。了解这些因素可以有效指导光伏电池系统的设计。电池的性能可通过伏安特性曲线和温度特性曲线表示[8][9]。在这篇文章中，我们将主要研究电池的伏安特性和温度特性以及它们的影响因素。伏安特性曲线反映了光照强度对光伏电池输出电流和电压的影响[10]。光伏电池的输出功率可以通过伏安特性曲线来计算，其最大值对应的电压和电流就是最大输出功率点的电压和电流。光伏电池有三种常见的伏安特性曲线：正常伏安特性曲线、暗特性曲线和短路电流曲线，分别描述了在正常光照、无光照[11]和短路状态下的输出特性[12]。光伏电池温度特性曲线描述了光伏电池输出电压与温度之间的关系。随着温度增加，光伏电池的电压输出减小。通常情况下，每个电池片都会有一个温度系数来描述这种关系。图2-1光伏电池的I-V特性曲线2.2光伏电池的主要参数光伏电池的重要参数有开路电压、短路电流、最大功率等。最大功率是指在最佳工作状态下光伏电池输出的功率。光伏电池的功率受多种因素的影响，因此发电系统应经常改变以使系统工作在最大功率点附近。以下给出几种情况下的p-v和I-v特性曲线。图2-2不同光照强度下I-V和P-V特性曲线图2-3不同电池温度下I-V和P-V特性曲线3最大功率跟踪控制技术3.1实现最大功率跟踪控制的原因一般来说，太阳能电池板的特性曲线会随着周围因素的变化而产生相应的偏移和变形。为了确保光电转换系统的可靠性，必须采用最大功率点跟踪控制，使光电转换系统在工作时以最大的效率产生电能。当前，为了实现最大功率点的跟踪控制，已经提出了多种方法，常见的方法包括恒电压控制法[13],观察法[14],电导增量法[15]。恒电压控制法会自动保持电池电压的大小，以使光伏电池的输出功率达到最大，并且保持在这一点上运行。但是，该方法的系统响应较慢，且容易产生系统振荡。扰动观察法则是一种基于扰动反馈的自适应控制方法，它通过对光伏系统进行扰动，然后通过观察响应的变化，来实现最大功率点的跟踪。这种方法的优点在于可靠性和稳定性较好，但是需要进行比较复杂的算法设计。电导增量法是一种高效的光伏系统跟踪技术，它可以通过测量电阻来实现最大功率点的跟踪，这种技术操作简便，可以提供准确的信息，并且可以快速响应，但是需要对电池的特性曲线进行精确的分析和计算，以确保最佳的效果。在未来，随着光伏发电技术的不断发展和普及，光伏系统的转换效率和成本会得到进一步的提高。同时，最大功率点跟踪控制技术的研究和应用也将成为光伏系统领域一个重要的研究方向。3.2几种常见的最大功率跟踪方法（1）恒电压控制法根据上述数据，当光伏电池处于不断变化的环境中，其最高功率输出会维持在特定的电压水平，从而实现对其进行阻抗变换，使得系统成为一个稳压器，这样可以保证输出功率在最大功率点附近。具体来说，该方法需要一定的控制电路和控制算法来实现。电路中通常包括一些比较器、放大器、运算放大器等元器件，用于将光伏阵列的电压和电流信号转化为数字信号，再通过微处理器或者控制板卡等设备，使用一些控制算法进行处理，控制充电器输出的电压。恒电压控制法的优点在于其响应速度较快，且可以在不同的温度和光照强度条件下进行稳定的跟踪。然而，如果阵列的温度或光照条件变化较大，该控制方法的最大功率点跟踪效果可能不理想，此时需要采用其他更为复杂的控制策略来优化系统的性能。（2）扰动观察法相比于恒电压控制法，扰动观察法更加精准，它将微弱的干扰施加到光伏阵列的工作点，以便观察功率的变化，以此来确定最大功率点的位置，并且控制充电器的电压，以便让工作点保持在最大功率点附近，从而实现最佳的输出效果。扰动观察法的优点在于其适用于不同光照条件和温度条件下的最大功率点跟踪，而且具有较高的控制精度和稳定性。但是，该方法需要一定的扰动信号，并且需要对充电器进行控制，因此实现起来可能比恒电压控制法更为复杂。同时，对于一些非线性的光伏阵列模型，该方法的效果可能也不够理想。扰动观察法如下图：图SEQ图\*ARABIC3-1扰动观察法的流程(3)电导增量法通过p-v曲线可知在最大功率点pm斜率为零，因此公式（2）立，将公式(1)代入到公式(2)推导便得到公式（3P=V*I（1）dp/dv=I+V*dp/dv=0（2）dI∕dv=-I/V（3）图3-2光伏电池阵列P-V曲线据图3-2，dp/dv值和输出电压值之间存在着密切的关系。当dp/dv值等于0时，它们位于最高的功率值附近；当dp/dv>0时，它们位于最高的功率值的左侧；当dp/dv<0时，它们位于最高的功率值的右侧。采用电导增量法，可以准确地控制逆变器的输出功率，以确保太阳能光伏控制系统的工作状态，即将其调整到与目前的最高输出功率点相对应的位置，避免了不必要的变化。通过使用电导增量法，我们可以在转变为一个新的状态后，依靠电流的变化来进行准确的判断，避免了错误的判断。3.3改进的双模式MPPT技术改进的双模式MPPT技术（improveddual-modeMPPTtechnology）是一种用于太阳能光伏电池的最大功率点跟踪（MPPT）技术。它采用两种不同的功率跟踪模式，以便更好地适应不同光照条件下的太阳能电池输出特性。传统的MPPT技术只使用一种跟踪模式，需要在不断地试验中确定功率点。这种方法效率较低，不利于日常使用。因此，改进的双模式MPPT技术提供了更高效、更灵活的能量跟踪方式。一种模式是适用于弱光照条件下的太阳能电池的扫描模式。它通过对电池电压进行扫描，检测到最大功率点，并实现跟踪。该模式的优点是跟踪速度较快，对于光照弱的场合下，可以提高能量利用率。另一种模式是在强光照条件下的被动跟踪模式。当光照强度较高时，太阳能电池的输出电压基本保持不变，这种情况下使用扫描模式无法有效跟踪。所以在这种情况下，另一种模式通过在线性逼近法的基础上，对输出电流和功率进行快速检测和修正，使太阳能电池能够保持在最大功率点上输出。该模式的优点是能够快速、稳定地跟踪最大功率点，并充分利用强光照条件下太阳能电池的输出能力。总的来说，改进的双模式MPPT技术能够在不同的光照条件下提高太阳能电池的利用率，并且能够提高能源收集效率。双模式控制的原理：首先介绍扰动观察法和短路电流法扰动观察法：扰动观察模式是一种被动式的跟踪模式。在该模式下，控制器会在太阳能电池的工作点附近添加一个微小的电流或电压扰动，然后测量太阳能电池的电流、电压和功率，并计算功率的斜率。这个斜率告诉控制器最佳工作电压点的位置。扰动观察模式的特点是反应速度较快，能够在短时间内快速跟踪到最大功率点，并能够应对弱光等特殊情况下的跟踪要求，但对噪声和波动具有一定的敏感性。短路电流法：通过短路电流法，可以有效地控制光伏发电系统的输出功率，这一技术的核心原理是通过观察短路电流与工作电流的关系，实现对系统的有效调节。由短路电流法知，系统的输出功率与光伏器件的短路电流呈现出一种接近的比例关系，而且随着光照条件的变化，这种比例关系也会发生变化，从而使得理论上的最大输出功率点也随之发生变化。通过不断地测量和调节电路，让系统输出功率和最大功率点趋于一致，最终实现输出功率的最大化。相比于传统的光伏发电系统控制技术，短路电流法更加简便，控制精度更高，反应更迅速，这些都是它的显著优势。此外，该方法对控制器的要求较低，所以较多应用于大规模系统。短路电流的获取：传统的光伏器件短路电流Is采样过程对系统运行存在干扰,因此会降低系统的效率并使控制变得复杂被采用[16][17]。根据上述分析，实施双模式控制方法的步骤可以总结为三个：首先是在线计算短路电流Is，其次是根据该值进行初步控制，以将电路维持在最大功率点附近。最后，采取适当的小步干扰，使输出功率得到提升，并最终稳定在最大功率点处。因此，可以设计出如下图：图3-3电导增量法流程图工作原理：根据获得的电压与电流并结合△P（k）/△V（k）[18]其为正值则工作在最大功率左边反之右边。此时若在最大功率点附近，则可以施加小干扰进行调节，若不在附近，则可以用短路电流进行固定参数法[19][20]来调节。3.4直流变换电路在家用太阳能发电系统中，最大功率跟踪的实现是在DC/DC级。因此，在按DC/DC变换电路分类中，主要采用了降压式变换电路（BuckConverter）。4系统的电路Matlab仿真4.1光伏电池等效电路的Matlab仿真研究建立了太阳能光伏电池阵列的仿真模型，通过分析其物理机制，进行了不同光照条件下的I-V特性和P-V特性的仿真。4.2光伏电池等效电路仿真框图随着瞬间光照强度S的增加，光生电流也会呈正比增长，而当温度从T升至298K时，光生电流Iph会发生Iph=5.46*10-3*S受控电流源Iph模拟光生电流(A)其中S为瞬间光照强度(KW/m2),T则是指环境气温,Ta为光伏电池器件温度ID=2*8*10-4*其中B为常量,由光伏阵列决定。通过使用Matlab/simulink，我们构建了一个光伏电池的仿真参数模型。建立两个函数模块表示公式(1)、(2)，Displayl,

2,

3模块分别显示光伏电池的输出电流、输出电压、输出功率值。图SEQ图\*ARABIC4-1光伏电池仿真框图4.3光照强度变化时光伏电池的输出特性当太阳辐射强度升高时，光伏电池的电量也将相应提升，而当辐射强度降低时，电量也将相应降低。由于光生电流IPh对日照强度的响应较为敏感且与其成正比，因此，可以通过改变S将I0设定为I0=0.0008A，t设定为t=300K，Rsh设定为Rsh=5000Ω，Rs设定为Rs=2.25Ω，并将环境温度调节至298K，器件温度调节至330K，从而根据R值对S赋的值，将其分别设定为1KW/m2、0.7KW/m2和0.4KW/m2，进行仿真，从而获得光伏电池的输出电流、电压和功率值，,图4-2光伏电池I-V曲线图4-3光伏电池P-V曲线4.4Buck电路的仿真在模型中开关器件采用了MOSFET,

MOSFET的驱动信号由脉冲发生器Pulse产生，设定脉冲发生器的脉冲周期和脉冲宽度可以调节脉冲占空比。模型中连接了多个示波器，用于观察线路中各部分电压和电流。仿真的模型线路如图4-4图4-4仿真框图图4-5MOSFET的驱动信号图4-6二极管两端电压图4-7MOSFET的电流图4-8二极管电流图4-9输出电压图4-10输出电流5结论与分析由图4-2和4-3表明光伏电池的输出特性呈现出非线性的曲线形状，在该曲线上存在一个最大功率点。随着日照强度的提高，光伏电池输出的电能也随之增加，并在曲线上达到最大值。图4-5所示为MOSFET的驱动脉冲。图4-6所示为二极管两端的电压，从图中可以看到，在二极管导通瞬间由于电感的di/dt

作用使二极管两端电压出现尖峰。图4-7和图4-8则分别是通过MOSFET和二极管的电流，从图中可以看到在MOSFET关断时，电感电流经电阻负载和二极管形成环路，使电阻两端波形连续，但是电压的波动很大，增大电感可以减少输出电压的脉动，但是要增加电感的体积。一般既要减少输出电压的脉动又要使电感不太大，可以采取的措施是提高斩波频率和采用电容滤波，