一、什麼是MPPT

MPPT，即MaximumPowerPointTracking的簡稱，中文為“最大功率點跟蹤”，這個詞在光伏行業中出現頻率非常高，光伏相關的電力電子設備如光伏逆變器，光伏優化器均支持MPPT，他的主要作用是調節光伏電池組件的工作點，始終令光伏組件輸出最大功率。

下圖是典型的光伏組件輸出特性曲線，其中藍色為I-V曲線，紅色為P-V曲線：

光伏組件輸出特性

為瞭簡單分析，我們假設光伏組件直接接恒流負載，由於負載電流固定，組件的工作點也就固定無法改變，無法輸出最大功率：

組件直連負載

現在，我們將光伏組件接上優化器（實際上一種是DC/DC變換器），假如優化器為BUCK拓撲，占空比范圍為0~100%。

d6924452dec3a9827278f920de367d54組件通過優化器接負載

當占空比100%，效果等同於直連負載，負載電壓為Vx，組件輸出電壓也是Vx；

當占空比為0時，效果等同於組件與負載完全斷開，負載電壓為0V，組件輸出電壓為Voc;

優化器有能力將組件電壓在Vx~Voc之間調節，當調節到Vmp 時，即工作在最大功率點，這種能力也就是MPPT。

需要註意的時，當負載電流太小，導致Vx處於Vmp右邊時，優化器無法將組件電壓調節至Vmp，因為它的調節范圍為Vx~Voc。

二、MPPT算法

相信大傢能在網上搜索到很多種最大功率跟蹤的方法，為瞭便於大傢理解入門，本文僅著重介紹兩種方法：擾動觀測法和它的進階版雙向擾動法，這兩種方法都要求變換器本身有控制輸入電壓的能力。

1、擾動觀測法

此方法簡單來說，就是令光伏組件輸入電壓往某個方向擾動（變化一小步，比如增大或減小0.3V），然後觀察擾動前後的功率差值，如果功率變大，那麼說明擾動方向正確，繼續擾動即可；如果功率變小，說明擾動方向錯誤，需要改變擾動方向，以下為此方法的示意圖，擾動觀測法的工作情況可以分為A B C三種，分別對應P-V曲線的左坡、右坡、峰頂。

bf7116bdd42668b3ed96eeeb7937d3fe擾動觀測法

2、擾動觀測法的局限性

擾動觀測法具有邏輯簡單，算法容易實現的優點，但這種方法存在一定局限性：在光照強度變化的情況下，算法判斷功率變化時可能會出錯，擾動往錯誤的方向走。

下面來分析下這種情況，我們知道光伏組件的P-V曲線隨著光照強度變化，呈現如下圖的變化趨勢，即使不對輸入電壓做擾動，光伏組件輸出功率也會產生變化。

380e10d1070d03539f9caa07d33b8c78光照變化影響擾動方向判斷

我們假設光照快速減弱，下圖種第1步擾動，受到光照減弱影響，擾動過後功率變小，算法會誤以為擾動方向錯誤，從而選擇錯誤的方向執行第2步擾動。

3、雙向擾動法

雙向擾動法可以消除上述光照變化對擾動觀測的影響，讓MPPT即使在光照變化時，也能準確判斷正確的擾動方向，首先來分析光照變化時，每一步擾動的對應的功率具體是如何變化的。

首先看擾動1，計算這一步擾動的功率變化：

Delta P_{1}=P_{1}-P_{0}

Delta P_{1} 不能直接作為判斷依據，它包含的光照變化和擾動引起的兩部分功率變化，

光照變化引起的功率為：

Delta P_{x}=P_{x}-P_{0}

擾動引起的功率變化為：

Delta P_{s}=P_{1}-P_{x}

Delta P_{s} 可以被作為擾動觀測的判斷判斷，但是由於 P_{ x} 是未知的，無法直接求出 Delta P_{s} 。

我們觀察到光照變化時，P_{ x}這個點我們無法通過擾動到達，但是可以通過往回擾動一步到達P_{ 2}。

P_{ x}可以認為是P_{0} 和P_{2} 的之間的中點，故有：

P_{x}=frac{P_{0}+P_{2}}{2}

最後可以求得：

Delta P_{s}=frac{(P_{1}-P_{0})-(P_{2}-P_{1})}{2}=frac{Delta P_{1} - Delta P_{2}}{2}

最終隻需要判斷Delta P_{s}的正負既可以判斷擾動方向，簡單概括下來，雙向擾動法的核心分為3個步驟：

1、往某一個方向擾動，記錄本次擾動的功率變化Delta P_{1} 。

2、往1的相反方向擾動一步，記錄本次擾動的功率變化Delta P_{2} 。

3、如果 Delta P_{1}>Delta P_{2} ，說明第1步的方向正確，再次按照第1步方向擾動回去；相反，則第2步擾動方向正確，本次擾動結束。

未完。。。