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一、什么是MPPT？
（單塊光伏組件的I-V、P-V曲線）
上圖中，光伏組件的輸出電壓和電流遵循I-V曲線(綠色)、P-V曲線(藍(lán)色)，如果希望逆變器輸出的功率最大，就需要直流電壓運(yùn)行在紅點(diǎn)所在的最大點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是最大功率點(diǎn)。假如最大功率點(diǎn)是550V，550V時(shí)功率是200W。此時(shí)，運(yùn)行在520V時(shí)的功率約為190W，580V時(shí)約為185W，都沒有550V時(shí)的功率大。逆變器如果跟蹤不到550V，就損失了發(fā)電量，但不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生其他影響。
那為什么還要不斷跟蹤呢？因?yàn)檫@個(gè)曲線隨著光照強(qiáng)度、溫度和遮擋的不同在變化著，最大功率點(diǎn)也就在變化了，可能早上最大功率點(diǎn)電壓是560V，中午是520V，下午是550V，所以逆變器需要不斷地尋找這個(gè)最大功率點(diǎn)，也就是最大功率點(diǎn)跟蹤了，這樣才能保證全天的電池板能量都能最大化地輸出出來(lái)，不浪費(fèi)太陽(yáng)能資源。
在了解上述基本知識(shí)的基礎(chǔ)之上，我們?cè)賮?lái)聊一聊MPPT。
MPPT，即MaximumPowerPointTracking的簡(jiǎn)稱，中文為“最大功率點(diǎn)跟蹤”，它是指逆變器根據(jù)外界不同的環(huán)境溫度、光照強(qiáng)度等特性來(lái)調(diào)節(jié)光伏陣列的輸出功率，使得光伏陣列始終輸出最大功率。
MPPT的作用是什么？
由于太陽(yáng)能電池收到光強(qiáng)以及環(huán)境等外界因素的影響，其輸出功率是變化的，光強(qiáng)發(fā)出的電就多，帶MPPT最大功率跟蹤的逆變器就是為了充分的利用太陽(yáng)能電池，使之運(yùn)行在最大功率點(diǎn)。也就是說(shuō)在太陽(yáng)輻射不變的情況下，有MPPT后的輸出功率會(huì)比有MPPT前的要高，這就是MPPT的作用所在。
舉個(gè)例子，假設(shè)MPPT還沒開始跟蹤，這時(shí)組件輸出電壓是500V，然后MPPT開始跟蹤之后，就開始通過(guò)內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)回路上的電阻，以改變組件輸出電壓，同時(shí)改變輸出電流，一直到輸出功率最大(假設(shè)是550V最大)，此后就不斷得跟蹤，這樣一來(lái)也就是說(shuō)在太陽(yáng)輻射不變的情況下，組件在550V的輸出電壓情況，輸出功率會(huì)比500V時(shí)要高，這就是MPPT的作用。
二、單個(gè)光伏組件的MPPT的影響因素
一般來(lái)說(shuō)，輻照度、溫度變化對(duì)輸出功率的影響，最直接就體現(xiàn)在MPPT上，也就是說(shuō)輻照度和溫度是影響MPPT的重要因素。
輻照度降低，光伏組件的輸出功率會(huì)降低；溫度升高，光伏組件的輸出功率會(huì)降低；
1、輻照度對(duì)MPPT的影響
（輻照度變化對(duì)光伏組件輸出功率的影響）
逆變器進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）就是要找到上圖中，功率最大的點(diǎn)。從上圖可以看出，當(dāng)輻照度下降的時(shí)候，最大功率點(diǎn)幾乎是成比例降低的，如下表所示。
2、溫度對(duì)MPPT的影響
（溫度變化對(duì)組件輸出功率的影響）
從上圖可以看出，當(dāng)溫度變化時(shí)，最大功率按照溫度系數(shù)的比例逐漸下降，如下表所示。
上面兩張圖都是一個(gè)光伏組件的MPPT跟蹤，而在實(shí)際工程中，一個(gè)500kW的逆變器，往往要接80~90個(gè)光伏組串。
光伏陣列在使用過(guò)程中易受周圍環(huán)境(如浮云，建筑物，樹木遮蔭等)和電池板表面的灰塵的干擾，導(dǎo)致光伏陣列的輸出功率減小，輸出特性曲線變得復(fù)雜。輸出特性曲線呈多極值點(diǎn)。如果一個(gè)電站，某一個(gè)組串后面有空調(diào)機(jī)組；又有一片樹葉遮蓋了某一塊電池片；又有一片樹蔭遮擋了部分組件。那么不同的組串間必然存在輸出功率偏差。因此，每個(gè)逆變器接入的光伏組串的輸出特性曲線變得復(fù)雜，呈多極值點(diǎn)，如何找到最高的那個(gè)點(diǎn)，就需要MPPT了！
光伏陣列在使用過(guò)程中易受周圍環(huán)境(如浮云，建筑物，樹木遮蔭等)和電池板表面的灰塵的干擾，導(dǎo)致光伏陣列的輸出功率減小，輸出特性曲線變得復(fù)雜。輸出特性曲線呈多極值點(diǎn)。如果一個(gè)電站，某一個(gè)組串后面有空調(diào)機(jī)組；又有一片樹葉遮蓋了某一塊電池片；又有一片樹蔭遮擋了部分組件。那么不同的組串間必然存在輸出功率偏差。因此，每個(gè)逆變器接入的光伏組串的輸出特性曲線變得復(fù)雜，呈多極值點(diǎn)，如何找到最高的那個(gè)點(diǎn)，就需要MPPT了！
（光伏方陣的輸出功率曲線）
2、最大功率點(diǎn)跟蹤的原理
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前太陽(yáng)能電池陣列的MPPT控制一般是通過(guò)DC/DC變換電路來(lái)完成的。其原理框圖如下圖所示。
光伏電池陣列與負(fù)載通過(guò)DC/DC電路連接，最大功率跟蹤裝置不斷檢測(cè)光伏陣列的電流電壓變化，并根據(jù)其變化對(duì)DC/DC變換器的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前太陽(yáng)能電池陣列的MPPT控制一般是通過(guò)DC/DC變換電路來(lái)完成的。其原理框圖如下圖所示。
光伏電池陣列與負(fù)載通過(guò)DC/DC電路連接，最大功率跟蹤裝置不斷檢測(cè)光伏陣列的電流電壓變化，并根據(jù)其變化對(duì)DC/DC變換器的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)。
（MPPT系統(tǒng)原理框圖）
對(duì)于線性電路來(lái)說(shuō)，當(dāng)負(fù)載電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)，電源即有最大功率輸出。雖然光伏電池和DC/DC轉(zhuǎn)換電路都是強(qiáng)非線性的，然而在極短的時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為是線性電路。因此，只要調(diào)節(jié)DC-DC轉(zhuǎn)換電路的等效電阻使它始終等于光伏電池的內(nèi)阻，就可以實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大輸出，也就實(shí)現(xiàn)了光伏電池的MPPT。
3、MPPT的算法
目前，光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外已有了一定的研究，發(fā)展出各種控制方法常，常用的有一下幾種：恒電壓跟蹤法(ConstantVoltageTracking簡(jiǎn)稱CVT)、干擾觀察法(PerturbationAndObservationmethod簡(jiǎn)稱P&O)、增量電導(dǎo)法(IncrementalConductancemethod簡(jiǎn)稱INC)、基于梯度變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法等等。(這些算法只能用在無(wú)遮擋的條件下)
1）單峰值功率輸出的MPPT的算法
目前，在無(wú)遮擋條件下，光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的控制方法常用的有以下幾種：
l恒電壓跟蹤法(ConstantVoltageTracking簡(jiǎn)稱CVT)
l干擾觀察法(PerturbationAndObservationmethod簡(jiǎn)稱P&O)
l增量電導(dǎo)法(IncrementalConductancemethod簡(jiǎn)稱INC)
l基于梯度變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法，等等。
2）多峰值功率輸出MPPT算法
普通的最大功率跟蹤算法，如擾動(dòng)觀測(cè)發(fā)和電導(dǎo)增量法在一片云彩的遮擋下就有可能失效，不能實(shí)現(xiàn)真正意義的最大功率跟蹤。目前，國(guó)際上也有人提出了多峰值的MPPT算法，主要包含如下三種：
結(jié)合常規(guī)算法的復(fù)合MPPT算法
Fibonacci法
短路電流脈沖法
總結(jié)：
目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了逆變器多MPPT通道的重要性，多MPPT的組串逆變器已經(jīng)被廣泛的認(rèn)可。
3、MPPT的算法
目前，光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外已有了一定的研究，發(fā)展出各種控制方法常，常用的有一下幾種：恒電壓跟蹤法(ConstantVoltageTracking簡(jiǎn)稱CVT)、干擾觀察法(PerturbationAndObservationmethod簡(jiǎn)稱P&O)、增量電導(dǎo)法(IncrementalConductancemethod簡(jiǎn)稱INC)、基于梯度變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法等等。(這些算法只能用在無(wú)遮擋的條件下)
1）單峰值功率輸出的MPPT的算法
目前，在無(wú)遮擋條件下，光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的控制方法常用的有以下幾種：
l恒電壓跟蹤法(ConstantVoltageTracking簡(jiǎn)稱CVT)
l干擾觀察法(PerturbationAndObservationmethod簡(jiǎn)稱P&O)
l增量電導(dǎo)法(IncrementalConductancemethod簡(jiǎn)稱INC)
l基于梯度變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法，等等。
2）多峰值功率輸出MPPT算法
普通的最大功率跟蹤算法，如擾動(dòng)觀測(cè)發(fā)和電導(dǎo)增量法在一片云彩的遮擋下就有可能失效，不能實(shí)現(xiàn)真正意義的最大功率跟蹤。目前，國(guó)際上也有人提出了多峰值的MPPT算法，主要包含如下三種：
結(jié)合常規(guī)算法的復(fù)合MPPT算法
Fibonacci法
短路電流脈沖法
總結(jié)：
目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了逆變器多MPPT通道的重要性，多MPPT的組串逆變器已經(jīng)被廣泛的認(rèn)可。
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