太阳能系统的各个组成部分

图1.3所示为太阳能系统原理结构框图。这个系统通过光伏阵列来捕获阳光。太阳跟踪系统使用光敏二极管或者光电式传感器，并确定太阳跟踪电动机的方位。因此可以跟踪太阳位置每日和季节性的变化，以便实现直接面向太阳，并最大限度地捕捉可用阳光。光伏面板的输出连接到一个DC-DC变换器，以便工作在所需的电流或者电压之上，进而与来自光伏组件的最大可用功率相匹配。

这个MPPT（最大功率点跟踪）DC-DC变换器之后是用于并网供电或者交流负载供电的DC-AC逆变器。一个电池组可以与系统的直流母线相连接，为夜间或者阴天可能无法使用的光伏组件提供额外的电力。电池组也可以在光伏组件产生的能量供大于求时将能量储存起来。

如图1.3所示，太阳能系统由若干组件构成。若干光伏组件串联或者并联起来，连接方式取决于光伏阵列的电压和电能的需求。光伏阵列朝向太阳的方向可以通过位置电动机来控制，实现面板的水平与（或）垂直运动。太阳跟踪系统采集来自太阳传感器或者光敏二极管的数据，并进行处理，以此来确定电动机的方位，使得对着太阳的光伏阵列处于最佳光照位置。这种位置检测和调整与机械功率点跟踪技术相类似^[18]。另一方面，由于光伏阵列的电压—电流和电流—功率特性，电气最大功率点（MPP）会根据工作电流和电压而有所不同。因此，需要使用一个电气最大功率点跟踪（MPPT）系统来使光伏阵列工作在最大功率点上。这可以通过一个DC-DC变换器来完成。

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图1.3 太阳能系统

由于光伏阵列产生的功率与负载的功率需求可能不相匹配，会使用一个电池组来补偿这些失配的情况。当光伏阵列的可用功率大于所需的功率时，可以使用这种电池组作为能源缓冲器来储存能量。反之，当太阳能的功率供给低于所需的负载功率时，也可以使用这些电池组的放电以满足持续的负载需求。电池可以接成不同的拓扑结构，根据所需的零部件，控制复杂性、灵活性，电池尺寸、数量和成本的不同，各种拓扑结构互有优劣。最后，直流母线的功率应变换为交流功率，用以并网或者满足独立应用系统的交流负载的功率需求。并网也可以用于从公共电网中“抽取”功率，或者向公共电网“输入”功率，以此来利用额外的功率或者是在公共电网高峰期使用电网功率来对电池进行充电。