光伏逆变器MPPT的作用、原理以及算法

　　MPPT是逆变器非常核心的技术，MPPT电压在进行光伏电站设计时一项非常关键的参数，首先我们来认识一下什么是MPPT:

 

　　MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值（VI），使系统以最大功率输出对蓄电池充电。应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统的大脑。

 

　　最大功率点跟踪系统是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。

 

　　MPPT的作用是什么？

 

　　由于太阳能电池收到光强以及环境等外界因素的影响，其输出功率是变化的，光强发出的电就多，带MPPT最大功率跟踪的逆变器就是为了充分的利用太阳能电池，使之运行在最大功率点。也就是说在太阳辐射不变的情况下，有MPPT后的输出功率会比有MPPT前的要高，这就是MPPT的作用所在。

 

　　就假设说MPPT还没开始跟踪，这时组件输出电压是500V，然后MPPT开始跟踪之后，就开始通过内部的电路结构调节回路上的电阻，以改变组件输出电压，同时改变输出电流，一直到输出功率最大（假设是550V最大），此后就不断得跟踪，这样一来也就是说在太阳辐射不变的情况下，组件在550V的输出电压情况，输出功率会比500V时要高，这就是MPPT的作用。

 

　　最大功率点跟踪的原理

 

　　随着电子技术的发展，当前太阳能电池阵列的MPPT控制一般是通过DC/DC变换电路来完成的。其原理框图如下图所示。

 

　　光伏电池阵列与负载通过DC/DC电路连接，最大功率跟踪装置不断检测光伏阵列的电流电压变化，并根据其变化对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节。

 

　　对于线性电路来说，当负载电阻等于电源的内阻时，电源即有最大功率输出。虽然光伏电池和DC/DC转换电路都是强非线性的，然而在极短的时间内，可以认为是线性电路。因此，只要调节DC-DC转换电路的等效电阻使它始终等于光伏电池的内阻，就可以实现光伏电池的最大输出，也就实现了光伏电池的MPPT。

 

　　MPPT的算法

 

　　目前，光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）技术，国内外已有了一定的研究，发展出各种控制方法常，常用的有一下几种：恒电压跟踪法（Constant Voltage Tracking简称CVT）、干扰观察法（Perturbation And Observationmethod简称P&O）、增量电导法（Incremental Conductancemethod简称INC）、基于梯度变步长的电导增量法等等。（这些算法只能用在无遮挡的条件下）

 

　　1）单峰值功率输出的MPPT的算法

 

　　目前，在无遮挡条件下，光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）的控制方法常用的有以下几种：

 

　　恒电压跟踪法（Constant Voltage Tracking简称CVT）

 

　　干扰观察法（Perturbation And Observationmethod简称P&O）

 

　　增量电导法（Incremental Conductancemethod简称INC）

 

　　基于梯度变步长的电导增量法，等等。

 

　　2）多峰值功率输出MPPT算法

 

　　普通的最大功率跟踪算法，如扰动观测发和电导增量法在一片云彩的遮挡下就有可能失效，不能实现真正意义的最大功率跟踪。目前，国际上也有人提出了多峰值的MPPT算法，主要包含如下三种：

 

　　结合常规算法的复合MPPT算法

 

　　Fibonacci法

 

　　短路电流脉冲法

 

　　总结：

 

　　目前业内已经认识到了逆变器多MPPT通道的重要性，多MPPT的组串逆变器已经被广泛的认可。