光伏逆变器MPPT基本算法介绍-李星硕
前言 在上一个话题中，我们阐述了光伏MPPT基本原理：从本质上来说，MPPT算法均是通过DC-DC的占空比d来进行控制的。至于如何计算占空比d的值，则取决于具体的MPPT算法。那么在本话题中，我们将介绍两种基本的MPPT算法，即观察扰动法（Perturb and Observe，P&O）和电导增量法（Incremental Conductance，INC）。 P&O法与INC法的基本原理 到目前为止，已经有超过20种MPPT算法被提出并被验证 [1,2]。在这些MPPT算中，由于P&O法和INC法较为简单且较为实用，因此是最为常见的MPPT算法。其基本原理，如下图所示。 如上图所示，P&O法是利用光伏组件功率-电压（P-V）曲线的特性，来对当前工作点的位置进行判断，进而决定下一次的扰动方向是向左还是向右。一般来说，可以用以下公式进行判断： INC法则是根据在最大功率点（MPP）时，光伏组件的输出功率对电压的微分为0而被提出来的。我们可以将INC法看做是对P&O法进行进一步推导而得出的[4]。在MPP处，有 将P=VI带入上式中，则有 根据上式，INC法可以通过以下公式进行判断： 其中，I/V为电导，而ΔI/ΔV则为电导增量，故此方法被称为电导增量法
P&O法流程图与实例说明 P&O法流程图如下图所示。首先，算法需要采集当前光伏组件电压V(k)、电流I(k)，并读取上一次采集到到的电压V(k-1)、电流I(k-1)。然后，计算电压增量ΔV和功率增量ΔP，继而根据上文所得到P&O法的公式进行逻辑判断。完成判断后，则会通过调节占空比d，最终决定工作点下一次移动的方向。
为了更好地理解这一流程，我们一下图作为实例进行讲解 [5]。 1、假定工作点从D处移动到A处，我们发现ΔP、ΔV均为正，因此下一次移动方向应向右。 2、假定工作点从A处移动到D处，我们发现ΔP、ΔV均为负，因此下一次移动方向应向右。 3、同理，假定工作点从C处移动到B处，我们发现ΔP为正且ΔV为负，因此下一次移动方向应向左。 4、假定工作点从B处移动到C处，我们发现ΔP为负且ΔV为正，因此下一次移动方向应向左。
当工作点移动至MPP附近时，P&O法将会围绕MPP进行三电平扰动（Three-level Perturbation），具体分析如下： 1、假定工作点由A处移动至MPP处后，我们发现ΔP、ΔV均为正，因此下一次移动方向应向右，假定移动至B处。 2、当工作点由MPP处移动至B后，我们发现ΔP为负且ΔV为正，因此下一次移动方向应向左，故而工作点将回到MPP处。 3、假定工作点由B处移动至MPP处后，我们发现ΔP为负且ΔV为正，因此下一次移动方向应向左，故而工作点将回到A处。 4、当工作点由MPP处移动至A后，我们发现ΔP、ΔV均为负，因此下一次移动方向应向右，故而工作点将回到MPP处。 重复以上过程，工作点将会持续不断地围绕MPP进行三电平扰动。仿真结果如下图示 [5]： 从上图可以清楚地看出，光伏组件输出电压与占空比d会在MPP处进行三电平扰动，从而维持P&O法大致工作在MPP处。 至于INC法，与P&O法大同小异 [4]，故本文不做进一步介绍。如果对INC法感兴趣，请阅读本人文献 [3，6]。
