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(méi)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。

　　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)。

　　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。

　　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。

　　就假設(shè)說(shuō)MPPT還沒(méi)開(kāi)始跟蹤，這時(shí)組件輸出電壓是500V，然后MPPT開(kāi)始跟蹤之后，就開(kāi)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。

　　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

　　在光伏系統(tǒng)中，逆變器的成本不到5%，卻是發(fā)電效率的決定性因素之一，當(dāng)組件等配件完全一致時(shí)，選擇不同的逆變器，系統(tǒng)的總發(fā)電量有5%到10%的差別，這個(gè)差異的主要原因就是逆變器造成的。而MPPT效率是決定光伏逆變器發(fā)電量關(guān)鍵的因素，其重要性甚至超過(guò)光伏逆變器本身的效率，MPPT的效率等于硬件效率乘以軟件效率，硬件效率主要由采樣電路的精度，MPPT電壓范圍，MPPT路數(shù)來(lái)決定的，軟件效率主要由控制算法來(lái)決定的。

　　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。

　　中國(guó)光伏市場(chǎng)的爆發(fā)，促進(jìn)了光伏逆變器的發(fā)展，各種技術(shù)層出不窮。目前使用的有集中式逆變器，單級(jí)組串式逆變器，雙級(jí)組串式逆變器，集散式逆變器，高頻模塊化逆變器，MPPT的技術(shù)也是多種多樣。

逆變器的MPPT介紹_逆變器的MPPT有什么用

　　MPPT實(shí)現(xiàn)的方法有很多種，但不管用哪種方法，首先要測(cè)量組件功率的變化，再對(duì)變化做出反應(yīng)。這其中最關(guān)鍵的元器件就是電流傳感器，它的測(cè)量精度和線性誤差將直接決定硬件效率，電流傳感器做得比較好的廠家有瑞士的LEM，美國(guó)的VAC，日本的田村等，有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種，開(kāi)環(huán)的電流傳感器一般是電壓型，體積少，重量輕，無(wú)插入損耗，成本低，線性精度99%，總測(cè)量誤差1%左右，閉環(huán)的電流傳感器，頻帶范圍寬，精度高，響應(yīng)時(shí)間快，抗干擾能力強(qiáng)，線性精度99.9%，總測(cè)量誤差0.4%。

　　天氣劇烈變化時(shí)，使用閉環(huán)傳感器有優(yōu)勢(shì)。

　　逆變器的工作電壓范圍和逆變器的電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及逆變器輸出電壓有關(guān)，組串式逆變器和集散式逆變器是雙級(jí)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，MPPT工作電壓范圍在250-850V之間，集中式逆變器是單級(jí)結(jié)構(gòu)，輸出電壓有270V，315V，400V等規(guī)格，輸入MPPT電壓范圍有450-850V，500-850V，570-850V等多種，還有一種單級(jí)結(jié)構(gòu)的組串式逆變器，只有一級(jí)DC-AC逆變器，輸出電壓是400V，MPPT輸入電壓范疇是570-850V。從應(yīng)用的角度來(lái)看，各有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。

　　1）從逆變器角度上講，輸出電壓越高的逆變器，相同功率等級(jí)，電流越低，效率也就越高。單級(jí)比雙級(jí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，價(jià)格便宜。

　　2）從系統(tǒng)角度上講，逆變器MPPT電壓范圍越寬，可以早啟動(dòng)，晚停機(jī)，發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)。

　　3）根據(jù)電壓源串聯(lián)原理，系統(tǒng)輸出電壓相加，電流不變。光伏組件串聯(lián)后，輸出電流是由最少的電池板來(lái)決定的，受到組件原材料，加工工藝，陰影，灰塵等影響，一塊組件功率降低，這一串的組件功率都會(huì)降低，因此組件串聯(lián)數(shù)目要盡量少，并聯(lián)的數(shù)目盡量多，才能減少由于組件的一致性而帶來(lái)的影響。

　　目前組串式逆變器，MPPT路數(shù)有1到5路不等，集中式逆變器一般是1路MPPT，集散式逆變器，把匯流箱和MPPT升壓集成在一起，有多路MPPT，還有一種高頻模塊化逆變器，每一個(gè)模塊有一路MPPT。

　　從解決失配的問(wèn)題角度來(lái)說(shuō)，MPPT數(shù)量越多越有利；從穩(wěn)定性和效率上來(lái)說(shuō)，MPPT的數(shù)量越少越好，因?yàn)镸PPT數(shù)量越多系統(tǒng)成本越高，穩(wěn)定性越差，損耗越多。因此需要結(jié)合實(shí)際地形需求選擇合適的方案。從理論上講，組件的不一致性要超過(guò)0.5%以上，才有使用的價(jià)值。

　　1）功能損耗：MPPT算法很多，有干擾觀察法、增量電導(dǎo)法、電導(dǎo)增量法等等，不管是哪一種算法，都是通過(guò)持續(xù)不斷改變直流電壓，去判斷陽(yáng)光的強(qiáng)度變化，因此都會(huì)存在誤差，比如說(shuō)當(dāng)電壓實(shí)際正處于最佳工作點(diǎn)時(shí)，逆變器還是會(huì)嘗試改變電壓，來(lái)判斷是不是最佳工作點(diǎn)，多一路MPPT，就會(huì)多一路損耗。

　　2）測(cè)量損耗：MPPT工作時(shí)，逆變器需要測(cè)量電流和電壓。一般來(lái)說(shuō)，電流越大，抗干擾能力就越大，誤差就越少，2路MPPT比4路MPPT電流大1倍，誤差就少一倍。如某公司50KW的逆變器，使用開(kāi)環(huán)直流電流傳感器HLSR20-P，電流為20A，誤差為1%，當(dāng)輸入電流小于0.5A時(shí)，誤差就經(jīng)常發(fā)生，當(dāng)輸入電流小于0.2A時(shí)，就基本上不能工作了。

　　3）電路損耗：MPPT主電路有一個(gè)電感和一個(gè)開(kāi)關(guān)管，在運(yùn)行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生損耗。一般來(lái)說(shuō)，電流越大，電感量可以做得更小，損耗就越少。

　　下圖是在兩個(gè)不同的地方，選擇不同MPPT逆變器，單極單路和雙級(jí)多路，實(shí)際發(fā)電量的示意圖，由圖可以看出，在平地?zé)o遮擋光照好的地區(qū)，兩種逆變器發(fā)電量相差不多，單極單路早晚發(fā)電時(shí)間短，要損失一部分電量，在由于本身?yè)p耗低效率高，當(dāng)光照達(dá)到啟動(dòng)電壓后，輸出功率要比雙級(jí)多路的要大，所以綜合比較起來(lái)差不多。

　　在山地或者屋頂有遮擋光照條件一般的地區(qū)，雙級(jí)多路MPPT的逆變器發(fā)電量高。這是因?yàn)樵诘碗姽β拾l(fā)電時(shí)間段時(shí)間較長(zhǎng)，高功率發(fā)電時(shí)間較短。

　　總結(jié)：

　　逆變器MPPT技術(shù)的多樣性，給電站設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利。結(jié)合實(shí)際，科學(xué)設(shè)計(jì)，不同的地形，光照條件，選擇不同的逆變器，降低電站成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。山丘電站和屋頂電站，存在朝向不一致和局部遮擋的現(xiàn)象，且不同的山丘遮擋特性不一樣，帶來(lái)組件失配問(wèn)題，建議選擇多路MPPT，電壓范圍寬的雙級(jí)結(jié)構(gòu)的逆變器，可以增加早晚發(fā)電時(shí)間。平地?zé)o遮擋，光照條件好的地區(qū)，建議選擇單路MPPT，單級(jí)結(jié)構(gòu)的逆變器，可以提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。