在光伏系統中，通常要求太陽能電池的輸出功率始終最大，系統要能跟蹤太陽電池輸出的最大功率點。如果負載不能工作在電池提供的最大功率點，就不能充分利用在當前條件下電池所能提供的最大功率。因此，必須在太陽能電池和負載之間加入阻抗變換器，使得變換后的工作點正好和太陽能電池的最大功率點重合，使太陽能電池以最大功率輸出，這就是太陽能電池的最大功率跟蹤。即最大功率跟蹤MPPT，是本套光伏并網發電模擬裝置研究的一個重要方向。由于光伏電池的最大功率輸出點是隨光強、負載和溫度變化的。為充分利用太陽能，系統必須實現最大功率點的跟蹤。本套光伏并網發電模擬采用恒定電壓控制方法，其優點是簡單易行，且可以跟蹤最大功率點。電路的工作原理：本模塊電路的核心也是模擬比較器LM393，TL431提供7．5 V的基準電壓，在這里基準電壓取值建議≥7．5 V，取值可以比7．5 V稍大，以提高系統穩定性，應保證流過R3、R9的電流為模擬比較器LM393偏置電流的10倍以上，R3、R9的取值盡可能大。R1、R2并聯是為了調試方便，現實中很難找到阻值很合適的電阻，滑動變阻器昂貴，所以用兩個電阻并聯調試效果比較理想。假設R為R1、R2并聯值，流過R的電流為I，則有

式(9)中的，可以認為是TL431的灌電流的最小值，流過R6的電流和模擬比較器LM393的偏置電流忽略不計。R6和R13阻值選取，應參考TL431內部1腳的偏置電流，流過R6和R13的電流應該10倍于TL431內部1腳的偏置電流，在保證系統穩定的前提下盡量減小功耗。

輸出用了光電耦合器U4把控制電路和主電路隔離，防止主電路干擾控制電路，R4和R5的取值太大影響穩定性，取值太小則使流過R4、R5的電流大功耗增加甚至損壞器件。

模擬比較器LM393的正相輸入端3腳位固定電壓7．5 V，正常狀態下PD4采集到的為高電平，當2腳的電壓高于7．5 V時輸出端1腳輸出低電平，光耦導通，PD4采集到的為低電平開始處理SPWM信號調整輸出阻抗來實現恒電壓跟蹤，最終實現最大功率點跟蹤。電路如圖4所示。

3．3 欠壓采樣電路設計

如圖5與圖4電路相似，模擬比較器的反相輸入端為基準電壓7．5 V，而R22換成電位器，目的是為了便于調整使本裝置適用于不同欠壓值控制。輸出采用光電耦合器U4把控制電路和主電路隔離，防止主電路干擾控制電路，R22、R24的取值太大影響穩定性，取值太小則使流過R22、R24的電流大功耗增加甚至損壞器件，R21、R23的取值大小參見4N25的輸入輸出特性曲線。

模擬比較器LM393的反相輸入端6腳位固定電壓7．5 V，正常狀態下欠壓采樣輸出為高電平，當5腳電壓<7．5 V時，輸出端7腳輸出為低電平，光耦導通，欠壓輸出端采集到的低電平欠壓保護電路開始工作，切斷主電路供電，實現欠壓保護。

4 欠壓過流保護電路設計

電路如圖6所示，當系統正常工作時，此過流保護的輸入端過流信號和欠壓即CD4011的1腳和2腳，檢測到的信號都是高電平，C04011的3腳輸出低電平，經過U10B和U10C兩級反相最終CD4011的10腳輸出低電平，三極管2N3904截止，繼電器常閉端處于導通狀態，系統處于正常工作狀態。當輸出流過負載的電流過大或者輸入電壓不足時低電平觸發CD4011的1腳2腳，這時候3腳輸出高電平，電容C10充電經過U10B和U10C兩級反相后10腳輸出高電平，三極管2N3904導通，繼電器的常閉端斷開，主電路停止供電，處于保護狀態。由于主電路電源被切斷U10A的輸入端檢測到高電平，3腳輸出低電平，由于CD4011的高輸入阻抗和開關二極管D6單向導通作用，C10的電荷只能通過R27釋放，當U10B的輸入端電位低于門限電壓，經過U10B和U10C兩級反相后，三極管2N3904關閉，主電路開始供電。這樣實現了系統過流、欠壓故障排除后，裝置自動恢復為正常狀態。