使用最大峰值功率跟蹤器來完善太陽能發(fā)電系統(tǒng)
在尋找清潔能源方面，盡管太陽能發(fā)電給人們帶來了諸多驚喜，但是一塊典型太陽能電池板只能將約20%至30%的可用光源轉(zhuǎn)化為電能。為了最大限度獲取太陽能，最大峰值功率跟蹤控制器被用來提高整體系統(tǒng)效率和可靠性。最大峰值功率跟蹤器（MMPT）電路內(nèi)置于高效率的充電控制器中，通過動態(tài)地查找和利用最大功率點（MPP）來實現(xiàn)可用功率的最大化。
在某些應(yīng)用中，MPPT控制器可以提高多達50%的總可用功率。MPPT充電控制器由一個DC/DC buck/boost轉(zhuǎn)換器和一個嵌入式微處理器構(gòu)成。由于任何時間點的最大功率（Pmax=VI）取決于不斷變化的天氣情況，比如陽光（多云、陰天和雨天）和氣溫等，所以控制器不斷進行計算，以便讓太陽能電池板的電壓和電流輸出能夠滿足電池的充電要求。
通過對兩個系統(tǒng)的性能進行評價可以看到它們間的差別：一個系統(tǒng)采用簡單的充電控制器，另一個系統(tǒng)采用MPPT控制器。在使用簡單充電控制器的系統(tǒng)中采用了一塊功率為200 W的12 VDC太陽能電池板。該太陽能電池板的規(guī)格表列出的標(biāo)稱輸出電壓是12 VDC，但實際電壓通常可以在16 VDC至20 VDC之間變動，只有在陽光非常充足的時候才能達到最高電壓。太陽能電池板被特意設(shè)計為具有產(chǎn)生超過其額定電壓的能力。根據(jù)充電狀態(tài)的不同，一節(jié)12 V可充電電池的電壓可在10 VDC至13.5 VDC之間變動。通過簡單的充電控制器或者甚至是PWM充電控制器連接到太陽能電池板的電池接收到的始終是12 VDC信號。無論溫度、充電時間和/或電池容量發(fā)生什么變化，該控制器的輸出電壓都不會改變。盡管這種簡單的控制器也能夠完成對電池的充電工作，但由于沒有考慮到系統(tǒng)最大功率點的持續(xù)變化，所以它采用的充電方式效率很低。
而采用MPPT系統(tǒng)時，控制器的輸出電壓取決于電池狀態(tài)和太陽能電池板所獲取的能量這兩個因素。太陽能電池板在電壓-電流曲線上有一個峰值點，該峰值點就是最大功率點。隨著MPP的變化，控制器會對其進行跟蹤并將其與電池的充電水平進行比較，以便確定電池安全充電所需的最低電壓。確定最低電壓可以讓控制器實現(xiàn)最大的輸出電流。當(dāng)電池電壓升高時，控制器會進行調(diào)節(jié)，以便確保充電電壓始終稍高于電池電壓。如果不能在最高功率時的電壓條件下對電池進行充電，那么系統(tǒng)的效率就會降低。輸出功率的增大讓設(shè)計工程師們可以在他們的應(yīng)用中使用尺寸更小的太陽能電池板。
該系統(tǒng)中的DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠在buck或boost拓撲狀態(tài)下工作。如果所采集的電壓高于電池電壓，就會使用降壓拓撲，當(dāng)所采集的電壓低于電池電壓，就會使用升壓拓撲。在升壓拓撲中，電壓的升高會導(dǎo)致電流的降低。較低的充電電流就會延長充電時間。但是，它卻能夠保證在光照不足的天氣條件下對電池進行充電。
有多家銷售商為在客戶解決方案中實現(xiàn)MPPT算法提供了各種不同的集成電路。Texas Instruments公司提供了TMS320F2833xx系列的數(shù)字信號控制器。Linear Technology公司的LT3652控制器也可以相似的功能。而Xantrex公司生產(chǎn)的XW系列充電控制器則提供了完整的開箱即用的MPPT控制器解決方案。除了提高效率，太陽能供電系統(tǒng)中使用的MPPT控制器還具有其他優(yōu)點。由于在光照很少的天氣情況下也能夠采集和儲存能量，避免了電池深度放電的情況。這種控制器內(nèi)建過充電保護功能，有助于延長電池壽命，同時提高了系統(tǒng)的可靠性。然而，MPPT算法最大的好處仍然是效率的提高，在某些系統(tǒng)中的效率可高達99%。