詳細(xì)對(duì)太陽(yáng)能光伏陣列發(fā)電比較熟悉的朋友，對(duì)于MPPT這個(gè)概念一定不陌生。所謂MPPT，是最大功率點(diǎn)的簡(jiǎn)稱(chēng)，在太陽(yáng)能光伏陣列的輸出過(guò)程中，會(huì)受到陣列和環(huán)境、溫度等因素的影響。因此只有在達(dá)到某一輸出電壓值時(shí)，才能夠達(dá)到輸出的最大值，這時(shí)光伏陣列的工作點(diǎn)就達(dá)到了輸出功率電壓曲線的最高點(diǎn)，這就是MPPT。本文將針對(duì)目前比較常見(jiàn)的集中MPPT算法進(jìn)行介紹，并針對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

MPPT的工作原理為，在一個(gè)規(guī)定的周期內(nèi)，微處理器定期地主動(dòng)調(diào)節(jié)PWM的占空比D，改變太陽(yáng)能電池的輸出電流，從而引起太陽(yáng)能電池的輸出電壓變化，檢測(cè)太陽(yáng)能電池輸出電壓及輸出電流，計(jì)算出太陽(yáng)能電池陣列的輸出功率，然后根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤策略尋找最大功率點(diǎn)的位置。

恒定電壓控制法CVT

在太陽(yáng)能電池溫度變化不大時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出P—V曲線上的最大功率點(diǎn)幾乎分布于一條垂直直線的兩側(cè)。因此，若能將太陽(yáng)能電池輸出電壓控制在其最大功率點(diǎn)時(shí)的電壓處，這時(shí)太陽(yáng)能電池將工作在最大功率點(diǎn)。

CVT控制具有以下優(yōu)點(diǎn)

控制簡(jiǎn)單，控制易實(shí)現(xiàn)；

系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)因控制電壓給定劇烈變化而引起振蕩，具有良好的穩(wěn)定性；

CVT控制具有以下缺點(diǎn)：

控制精度差，系統(tǒng)最大功率的跟蹤的精度取決于給定電壓值選擇的合理性；

控制的適應(yīng)性差，當(dāng)系統(tǒng)外界環(huán)境，如太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，太陽(yáng)能電池板溫度發(fā)生改變時(shí)系統(tǒng)難以進(jìn)行準(zhǔn)確的最大功率點(diǎn)跟蹤；

跟蹤誤差分析

由于太陽(yáng)能電池的輸出功率曲線在不同的溫度以及不同的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下具有不同的最大功率值，當(dāng)系統(tǒng)外界環(huán)境條件改變時(shí)，系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)電壓發(fā)生改變，系統(tǒng)的最大功率跟蹤就會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的誤差，誤差的大小取決于最大功率點(diǎn)電壓的偏移大小。

提高跟蹤效率策略

通過(guò)人工干預(yù)的方法，定時(shí)根據(jù)季節(jié)的變化調(diào)整系統(tǒng)的控制電壓給定值Vconst；

在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池組件溫度檢測(cè)裝置以及太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度檢測(cè)裝置，根據(jù)檢測(cè)到的外界環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)控制電壓的給定值；

擾動(dòng)觀測(cè)法P&O

擾動(dòng)觀測(cè)法的原理是目前實(shí)現(xiàn)MPPT的常用方法之一。其原理是先在上一時(shí)刻控制電壓給定值U（k-1）的基礎(chǔ)上進(jìn)行擾動(dòng)，將（U（k-1）+dU）作為此時(shí)刻輸出電壓給定值，再檢測(cè)輸出電流值I（k），計(jì)算當(dāng)前的輸出功率P（k）后，將此時(shí)的功率同上一時(shí)刻的功率值P（k-1）相比，若功率增加，則表示擾動(dòng)方向正確，可朝同一方向繼續(xù)擾動(dòng)。若功率值減小，則說(shuō)明擾動(dòng)方向錯(cuò)誤，需向相反的方向進(jìn)行擾動(dòng)。

擾動(dòng)觀測(cè)法P&O的優(yōu)點(diǎn)：

控制思路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)較為方便；

可實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的動(dòng)態(tài)跟蹤，提高系統(tǒng)的利用效率。采用擾動(dòng)觀測(cè)法P&O的缺點(diǎn)：跟蹤穩(wěn)定時(shí)，只能在最大功率點(diǎn)附近振蕩運(yùn)行；

跟蹤誤差分析

由于功率變化過(guò)程中的非單調(diào)性造成的誤差。

擾動(dòng)觀測(cè)法是利用功率與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系去跟蹤功率時(shí)間曲線的極值，但是在實(shí)際系統(tǒng)中，由于功率隨時(shí)間的曲線受到系統(tǒng)其他因素的影響而并非一定為一個(gè)單極值曲線，因此采用擾動(dòng)觀測(cè)法控制時(shí)系統(tǒng)在功率時(shí)間曲線上的極值點(diǎn)處將產(chǎn)生跟蹤失效。從而造成系統(tǒng)功率輸出的損失。

由于擾動(dòng)觀測(cè)法自身算法上的不嚴(yán)謹(jǐn)造成的誤差。由于一天之中，日照強(qiáng)度是時(shí)刻變化的，因此太陽(yáng)能電池組件的P-V曲線也在時(shí)刻變化。假設(shè)系統(tǒng)已經(jīng)工作在最大功率點(diǎn)附近，此時(shí)工作電壓記為V1，組件輸出功率記為P1，當(dāng)電壓擾動(dòng)方向向右移動(dòng)到V2時(shí)，若此時(shí)日照強(qiáng)度繼續(xù)下降，則對(duì)應(yīng)輸出功率可能為P2，系統(tǒng)誤判擾動(dòng)方向錯(cuò)誤，從而控制工作電壓往左移動(dòng)回到點(diǎn)V1，如果日照強(qiáng)度持續(xù)下降，則可能會(huì)出現(xiàn)控制系統(tǒng)不斷誤判，使輸出電壓不斷向左移動(dòng)，使組件輸出功率不斷下降，最大功率點(diǎn)跟蹤失敗。

提高跟蹤效率策略

由于擾動(dòng)觀測(cè)法是利用功率與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系去跟蹤功率時(shí)間曲線的極值，因此只能通過(guò)增加擾動(dòng)頻率和減小擾動(dòng)步長(zhǎng)來(lái)改善跟蹤效果，減小誤判盲區(qū)范圍。

以上這兩種方法是目前常見(jiàn)的太陽(yáng)能MPPT算法，借助這些方法，便能夠得出對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最佳也是最大功率點(diǎn)位置。對(duì)于太陽(yáng)能光伏發(fā)電有興趣或苦于設(shè)計(jì)結(jié)果能效始終不高的朋友可以花上一點(diǎn)時(shí)間來(lái)閱讀本文，相信會(huì)有意想不到的收獲。