光伏逆变器中的 MPPT：技术原理及其对发电效率的影响docx

  在光伏发电系统中，逆变器是将太阳能板产生的直流电转换为交流电的关键设备。而MPPT（MaximumPowerPointTracking，上限功率点跟踪）技术则是提高光伏发电效率的重要手段。今天，我们就来深入了解一下光伏逆变器中的MPPT技术原理及其对发电效率的影响。

  MPPT技术是指在不同的光照强度和温度条件下，通过调整光伏逆变器的输出电压和电流，使光伏组件始终工作在上限功率点上，以此来实现光伏发电系统的上限功率输出。简单来说，MPPT技术就像是一个智能的“指挥家”，可以依据环境变化实时调整光伏系统的工作状态，以达到最佳的发电效果。

  上限功率跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT)控制的目的是实现光伏电池的最大功率输出。该过程实质是一个动态寻优过程，通过对当前光伏电池输出电压U与电流I的检测，得到当前光伏电池的输出功率，然后与前一时刻光伏电池的输出功率相比，取两者中较大的值；在下一周期，再检测U、I作比较，取较大的值，如此循环，便可实现MPPT控制，如下图所示：

  MPPT技术的核心原理是利用功率与电压和电流的关系，通过不断调整逆变器的输出电压和电流，使其与当前光照强度下的上限功率点相匹配。这样的一个过程中，逆变器会实时监测光伏组件的输出功率，并根据功率变动情况自动调整输出电压和电流，以达到最佳的工作状态。

  MPPT技术的核心在于控制算法，常用的算法有恒电压跟踪法、扰动观察法、增量电导法以及模糊控制等。

  恒电压跟踪法：是一种曲线拟合的工作方式，其工作原理是：室外温度一定时，光伏电池上限功率点的分布几乎存在于一垂直线两侧，即光伏电池的上限功率点对应某个恒定电压，只需找到Um并控制光伏电池使之输出恒定在U即可。

  恒电压跟踪法优点明显，控制简单易实现、可靠性高，能提高光伏电池20%的效率；缺点是忽略了环境和温度对光伏电池输出电压的影响。以单晶硅为例，环境和温度每升高1℃,其光伏电池输出电压下降0.3%～0.4%,即光伏电池上限功率点对应的Umx会随着环境和温度的变化而变化，所以恒电压跟踪法不适合气温变化较大的场所。

  扰动观察法：先给一个扰动输出电压信号(Uw+△U),然后测量光伏电池输出功率的变化并与扰动前的功率相比较，如果大于之前的功率值，表明扰动方向正确，可继续向同(+△U)方向扰动；如果小于之前的功率值，则往反(一△U)方向扰动。此方法优点是结构相对比较简单，测量参数少，通过不断扰动达到上限功率输出。

  缺点是初始值Uw和跟踪步长△U值的选取，对跟踪精度和速度有特别大的影响，而且在光伏达到上限功率点处扰动仍会继续，使其有可能是在上限功率点附近振荡，导致功率损失，降低光伏电池的效率。

  增量电导法：与扰动观察法最大的区别是避免了盲目性。扰动观察法是通过调整工作点电压，使之逐渐接近上限功率点电压来实现光伏电池上限功率点的跟踪，但上限功率点的方向并不确定。而增量电导法能判断出工作点电压与上限功率点之间的关系，通过每次的测量和比较，估算出上限功率点的大致位置，再根据计算结果做调整，避免了电压调整时的盲目性。同时也保证了在日照强度变化时，光伏电池的输出端电压平稳变化，其电压的波动较扰动观察法小。

  最大功率点跟踪的模糊控制法：是一种非线性智能操控方法。将光伏输入量进行模糊化处理，通过模糊推理及反模糊处理进行上限功率跟踪控制，并将输出变量进行反馈迭代达到最佳控制效果。此外，在模糊化和反模糊处理中，可通过知识库进行修正，提高上限功率追踪的精度。

  采用MPPT技术的光伏逆变器可以明显提高光伏发电系统的发电效率。通过实时调整光伏组件的工作电压，MPPT技术能充分的利用太阳能资源，使光伏系统在不同的光照强度和温度条件下从始至终保持在上限功率点附近运行，从而有效地提高了发电效率。据统计，采用MPPT技术的光伏逆变器相比传统逆变器，发电效率可提高10%~20%。

  总之，MPPT技术是光伏逆变器中提高发电效率的关键技术之一。通过实时调整光伏组件的工作电压，MPPT技术能使光伏发电系统在不同的光照强度和温度条件下从始至终保持在上限功率点附近运行，从而有效地提高了发电效率。

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