太阳能MPPT（最大功率点跟踪）控制模块用于太阳能光伏发电系统，实时跟踪太阳能电池板的最大功率点，最大化能量转换效率。采用DC-DC变换器（Buck或Buck-Boost）配合MCU或专用MPPT芯片（如CN3722、LT3652），通过扰动观察法、增量电导法等算法动态调整工作点。相比直连方式，MPPT可提升20-30%的发电效率。适用于电赛中的光伏发电、新能源、微电网等题目，是可再生能源应用的关键技术。

[太阳能板] → [MPPT控制器] → [蓄电池/负载]
  18V/2A         ↓              12V/2.5A
              [采样电路]
              Vpv, Ipv
                 ↓
              [MCU/MPPT芯片]
                 ↓
           [MPPT算法] → [PWM调节]
                           ↓
                    [Buck变换器]

MPPT算法（扰动观察法）：
1. 测量当前功率P(n) = V(n) × I(n)
2. 扰动电压ΔV（调整PWM占空比）
3. 测量新功率P(n+1)
4. 如果P(n+1) > P(n)，继续同方向扰动
5. 如果P(n+1) < P(n)，反向扰动
6. 循环执行，跟踪最大功率点

输出功率：Pout = Pin × ηMPPT × ηDC-DC

- 控制芯片: CN3722 (专用MPPT), 或STM32+Buck - 输入电压: 12-36V (太阳能板开路电压) - 输出电压: 12V/24V (铅酸)/14.4V (锂电三串) - 输出电流: 最大5-10A - MPPT效率: >99% (算法效率) - 转换效率: >95% (DC-DC效率) - 跟踪速度: <1s (稳定光照) - 算法: 扰动观察法/增量电导法/电导增量法 - 工作频率: 50-500kHz (开关频率) - 充电模式: MPPT+恒压+浮充三段式

- 输入端: 防反接二极管或MOS - 电流采样: 0.01Ω分流器+INA181放大器 - 电压采样: 分压电阻+ADC - 功率MOS: IRFZ44N或同等品 - 续流二极管: 快恢复二极管SS54或同步整流 - 滤波电感: 47-100μH/10A - 输出电容: 1000μF/25V低ESR - 显示屏: OLED显示Vpv, Ipv, Ppv, Vbat - 状态LED: 充电/满电/故障指示

- 光伏输入: 12-36V, 最大10A - 最大输入功率: 200W (20V×10A) - 电池电压: 12V (10.8-14.4V), 24V系统加倍 - 充电电流: 0.1-10A可调 - MPPT精度: ±1% MPP - 电压采样精度: 0.1V - 电流采样精度: 0.01A - 转换效率: >95% @额定功率 - 静态功耗: <10mA - 工作温度: -20°C至+60°C - 保护: 输入过压、输出过压、过流、反接、过温

1. 太阳能板选择: 开路电压18V，工作电压约15V，功率50-200W 2. 电池匹配: 12V铅酸（14.4V充满）或3串锂电（12.6V） 3. 参数设置: 设定电池类型、充电电流、截止电压 4. MPPT调试: 示波器观察PWM占空比变化，功率表验证MPP 5. 遮挡测试: 部分遮挡时测试MPPT响应速度 6. 效率测试: 输入功率计+输出功率计，计算η=Pout/Pin 7. 温度补偿: 锂电池无需，铅酸需温度补偿（-3mV/°C/单体） 8. 数据记录: 记录Vpv, Ipv, Vbat曲线，分析MPPT性能

- 2009年A题: 光伏并网发电模拟装置（MPPT核心） - 2017年A题: 微电网模拟系统（光伏发电单元） - 2015年: 新能源发电与控制（太阳能部分） - 2013年: 简易电能质量监测装置（可加光伏输入）

1. 算法优化: 扰动观察法简单，增量电导法快速，可变步长提高效率 2. 采样精度: 高精度ADC和低偏置运放，保证MPPT精度 3. 快速跟踪: 光照突变时快速响应，步长自适应 4. 局部阴影: 多峰值功率曲线需全局扫描算法 5. 三段充电: MPPT阶段→恒压阶段→浮充阶段 6. 并网: 逆变后并网需同步锁相和功率因数控制 7. 储能配合: 光伏+储能+负载协调控制 8. 数据监控: 实时显示发电数据，上传云端