光伏阵列最大功率点跟踪控制技术（上）

本文主要来源于中国慕课大学《光伏发电工程技术》学习笔记

在一定的光照强度和环境温度下，太阳能电池可在不同的输出电压下运行，但只有在某一输出电压值时，太阳能电池的输出功率才能达到最大值，此时太阳能电池的功率值与电压值所对应的点为输出功率电压曲线的最高点，该点被称为最大功率点(Maximum Power Point，MPP)。

在不同光照强度、环境温度下，太阳能电池的最大功率点不同。

图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》

若将太阳能电池与蓄电池直接连接，一方面蓄电池的内阻不随着太阳能电池输出的最大功率点的变化而变化，导致太阳能电池的输出不能被调节而造成资源的浪费;另一方面因为太阳能电池的最大功率点随外界环境的变化而变化，所以蓄电池的充电电压也随外界环境的变化而变化，不稳定的电压对蓄电池进行充电，将影响蓄电池的使用寿命。

因此，需要在太阳能电池和蓄电池之间加入最大功率跟踪环节，最大功率跟踪环节既可跟踪光伏阵列的最大输出功率，又可输出稳定的电压对蓄电池进行充电。此种实时调整太阳能电池功率值与电压值，使太阳能电池始终工作于最大功率点附近的过程，称为最大功率点跟踪(MPPT)。

MPPT技术通过一定的控制算法预测当前工况下太阳能电池可能的最大功率输出，并通过改变当前的阻抗(负载)情况以满足最大功率输出的要求。

MPPT技术的基本原理如下：

如图一所示，假定图一中曲线1和曲线2为不同日照强度下太阳能电池的两种输出特性曲线(假定曲线1和曲线2的温度相同)，A点、B点分别为两种输出特性曲线的最大功率点。并假定某一时刻，系统运行于A点。

当日照强度发生变化时，即太阳能电池的输出特性曲线由曲线1移动至曲线2，此时，若保持负载1不变，系统(个人理解：系统指太阳能电池与负载构成的回路)将运行于A'点，A'点偏离其对应日照强度下的最大功率点。为继续跟踪最大功率点，应将系统的负载特性由负载1变化至负载2，以使系统运行于新最大功率点(B点)。

当日照强度的变化使太阳能电池的输出特性曲线由曲线2移动至曲线1，此时若保持负载2不变，系统将运行于B'点，B点偏离其对应日照强度下的最大功率点。为继续跟踪最大功率点，应将系统的负载特性由负载2变化至负载1，以使系统运行于新最大功率点(A点)。

当假定曲线1和曲线2为相同日照条件且不同温度条件或不同日照条件且不同温度条件的两种输出特性曲线时，MPPT技术均通过上述原理使系统运行于最大功率点。因此，MPPT技术的工作原理可总结为：通过改变负载特性，使处于不同光照或温度条件下的系统(太阳能电池)均运行于最大功率点。(此段为个人理解)

图一，图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》

审核编辑：汤梓红