光伏陣列最大功率點跟蹤控制技術（上）

本文主要來源于中國慕課大學《光伏發電工程技術》學習筆記

在一定的光照強度和環境溫度下，太陽能電池可在不同的輸出電壓下運行，但只有在某一輸出電壓值時，太陽能電池的輸出功率才能達到最大值，此時太陽能電池的功率值與電壓值所對應的點為輸出功率電壓曲線的最高點，該點被稱為最大功率點(Maximum Power Point，MPP)。

在不同光照強度、環境溫度下，太陽能電池的最大功率點不同。

圖片來源：中國慕課大學《光伏發電工程技術》

若將太陽能電池與蓄電池直接連接，一方面蓄電池的內阻不隨著太陽能電池輸出的最大功率點的變化而變化，導致太陽能電池的輸出不能被調節而造成資源的浪費;另一方面因為太陽能電池的最大功率點隨外界環境的變化而變化，所以蓄電池的充電電壓也隨外界環境的變化而變化，不穩定的電壓對蓄電池進行充電，將影響蓄電池的使用壽命。

因此，需要在太陽能電池和蓄電池之間加入最大功率跟蹤環節，最大功率跟蹤環節既可跟蹤光伏陣列的最大輸出功率，又可輸出穩定的電壓對蓄電池進行充電。此種實時調整太陽能電池功率值與電壓值，使太陽能電池始終工作于最大功率點附近的過程，稱為最大功率點跟蹤(MPPT)。

MPPT技術通過一定的控制算法預測當前工況下太陽能電池可能的最大功率輸出，并通過改變當前的阻抗(負載)情況以滿足最大功率輸出的要求。

MPPT技術的基本原理如下：

如圖一所示，假定圖一中曲線1和曲線2為不同日照強度下太陽能電池的兩種輸出特性曲線(假定曲線1和曲線2的溫度相同)，A點、B點分別為兩種輸出特性曲線的最大功率點。并假定某一時刻，系統運行于A點。

當日照強度發生變化時，即太陽能電池的輸出特性曲線由曲線1移動至曲線2，此時，若保持負載1不變，系統(個人理解：系統指太陽能電池與負載構成的回路)將運行于A'點，A'點偏離其對應日照強度下的最大功率點。為繼續跟蹤最大功率點，應將系統的負載特性由負載1變化至負載2，以使系統運行于新最大功率點(B點)。

當日照強度的變化使太陽能電池的輸出特性曲線由曲線2移動至曲線1，此時若保持負載2不變，系統將運行于B'點，B點偏離其對應日照強度下的最大功率點。為繼續跟蹤最大功率點，應將系統的負載特性由負載2變化至負載1，以使系統運行于新最大功率點(A點)。

當假定曲線1和曲線2為相同日照條件且不同溫度條件或不同日照條件且不同溫度條件的兩種輸出特性曲線時，MPPT技術均通過上述原理使系統運行于最大功率點。因此，MPPT技術的工作原理可總結為：通過改變負載特性，使處于不同光照或溫度條件下的系統(太陽能電池)均運行于最大功率點。(此段為個人理解)

圖一，圖片來源：中國慕課大學《光伏發電工程技術》

審核編輯：湯梓紅