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什么叫多路MPPT，為什么組串逆變器有好幾個(gè)MPPT。MPPT算法又是什么？為大家解釋什么是MPPT。

最大功率點(diǎn)跟蹤（Maximum Power Point Tracking，簡(jiǎn)稱MPPT）是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，它是指根據(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。

如圖1：我們可以發(fā)現(xiàn)，在不同的太陽(yáng)能輻照度條件下，最大功率點(diǎn)是不同的。溫度不同時(shí)，最大功率點(diǎn)也不同。溫度越高最大功率點(diǎn)越低如圖2

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)，這就使得基于單峰值的最大功率點(diǎn)跟蹤算法有可能在這種情況下失效，得不到全局最大功率點(diǎn)，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)效率大大降低。

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。那么就會(huì)出現(xiàn)圖3的情況，有了多個(gè)功率的峰值。如何找到圖3中最高的那個(gè)點(diǎn)，就需要MPPT了！

1．最大功率點(diǎn)的條件

這個(gè)問(wèn)題說(shuō)起來(lái)又有一點(diǎn)復(fù)雜了！太陽(yáng)能電池組件，有內(nèi)電阻和外電阻之分。當(dāng)某一刻內(nèi)電阻和外電阻相等時(shí)，此刻電池組件就工作在最大功率點(diǎn)了。

右邊R為變量，分子一定，分母中√R＝r／√R，即R＝r時(shí)和最小，這時(shí)分?jǐn)?shù)值最大。所以，當(dāng)外電阻和內(nèi)電阻相等時(shí)，輸出功率最大。

太陽(yáng)能電池組件的內(nèi)阻，主要體現(xiàn)在發(fā)電的時(shí)候，對(duì)電流的抑制作用。在發(fā)電的時(shí)候，主要參與的元素有電池片，內(nèi)部焊條導(dǎo)線，還有外部鏈接線纜。這些參與的元素有一個(gè)共同的特性，就是在低溫的時(shí)候，電阻值全部都會(huì)變小。所以在同輻射強(qiáng)度的情況下，環(huán)境溫度越低，電池板的內(nèi)阻越小，發(fā)電效果越高；反之，則溫度越高，內(nèi)阻越大。

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3．1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)。

光伏充電系統(tǒng)可簡(jiǎn)化模型為如下圖4所示。將光伏電池簡(jiǎn)化為恒壓源和內(nèi)阻Ri，外部電路簡(jiǎn)化為負(fù)載Ro。則負(fù)載功率為：

上式兩端對(duì)Ro求導(dǎo)得：

所以，

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。

3．1 常用最大功率跟蹤控制算法

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（Constant Voltage Tracking 簡(jiǎn)稱CVT）、干擾觀察法（Perturbation And Observation method簡(jiǎn)稱P＆O）、增量電導(dǎo)法（Incremental Conductance method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）

3．1．1 恒定電壓法

恒定電壓法的基本理論依據(jù)是不同日照條件下光伏電池的輸出P－U曲線上最大功率點(diǎn)電壓位置基本都位于某個(gè)恒定電壓附近。因此，CVT法的控制思路就是將光伏電池輸出電壓控制在該電壓處，這樣一來(lái)光伏電池在整個(gè)工作過(guò)程中將近似的工作在最大功率點(diǎn)處。恒定電壓跟蹤方法不但可以得到比直接匹配更高的功率輸出，在一定的條件下，還可以用來(lái)簡(jiǎn)化最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制。

從嚴(yán)格的意義上來(lái)講CVT法并不是一種真正意義上的最大功率跟蹤方法。雖然此法比一般光伏系統(tǒng)可以多獲得20％左右的電能，相比不帶CVT的直接耦合要有利得多。但是，這種跟蹤方法忽略了溫度對(duì)光伏電池陣列開路電壓的影響，所以CVT法的精度甚低，適應(yīng)性差，系統(tǒng)最大功率的跟蹤精度完全取決于電壓值的選擇，一旦周圍環(huán)境變化就無(wú)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的最大功率追蹤。但是CVT法以其控制簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、且系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)振蕩，具有良好的穩(wěn)定性著稱。

3．1．2 干擾觀察法

干擾觀察法的原理是每隔一定的時(shí)間針對(duì)光伏電池輸出電壓進(jìn)行擾動(dòng)，使其增加或減少，同時(shí)對(duì)其輸出功率進(jìn)行觀測(cè)，判斷其產(chǎn)生變化的方向并以之為依據(jù)決定下一步的控制信號(hào)變化。這種控制算法一般采用功率反饋方式，通過(guò)兩個(gè)傳感器對(duì)太陽(yáng)能電池陣列的輸出電壓和電流分別進(jìn)行采樣，并計(jì)算獲得其輸出功率。若ΔP＞0，說(shuō)明電壓調(diào)整的方向正確，可以繼續(xù)按原方向進(jìn)行“干擾”；若ΔP＜0，說(shuō)明電壓調(diào)整的方向錯(cuò)誤，需要對(duì)“干擾”的方向進(jìn)行改變。

這種方法雖然算法簡(jiǎn)單，而且易于硬件方面的實(shí)現(xiàn)，但響應(yīng)速度較慢，故而只適用于那些日照強(qiáng)度變化比較緩慢的場(chǎng)合，例如光伏發(fā)電廠、光伏路燈等，而對(duì)于車用太陽(yáng)能最大功率跟蹤控制則不能滿足環(huán)境多變的要求。而且這種算法在穩(wěn)態(tài)情況下會(huì)導(dǎo)致光伏陣列的實(shí)際工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)附近的小幅振蕩，因此會(huì)造成一定功率損失。