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前言

在上一個話題中，我們闡述了光伏MPPT基本原理：從本質上來說，MPPT算法均是通過DC-DC的占空比d來進行控制的。至于如何計算占空比d的值，則取決于具體的MPPT算法。那么在本話題中，我們將介紹兩種基本的MPPT算法，即觀察擾動法(Perturb and Observe，P&O)和電導增量法(Incremental Conductance，INC)。

P&O法與INC法的基本原理

到目前為止，已經有超過20種MPPT算法被提出并被驗證 [1,2]。在這些MPPT算中，由于P&O法和INC法較為簡單且較為實用，因此是最為常見的MPPT算法。其基本原理，如下圖所示。

如上圖所示，P&O法是利用光伏組件功率-電壓(P-V)曲線的特性，來對當前工作點的位置進行判斷，進而決定下一次的擾動方向是向左還是向右。一般來說，可以用以下公式進行判斷：

INC法則是根據在最大功率點(MPP)時，光伏組件的輸出功率對電壓的微分為0而被提出來的。我們可以將INC法看做是對P&O法進行進一步推導而得出的[4]。在MPP處，有

將P=VI帶入上式中，則有

根據上式，INC法可以通過以下公式進行判斷：

其中，I/V為電導，而ΔI/ΔV則為電導增量，故此方法被稱為電導增量法。

P&O法流程圖與實例說明

P&O法流程圖如下圖所示。首先，算法需要采集當前光伏組件電壓V(k)、電流I(k)，并讀取上一次采集到到的電壓V(k-1)、電流I(k-1)。然后，計算電壓增量ΔV和功率增量ΔP，繼而根據上文所得到P&O法的公式進行邏輯判斷。完成判斷后，則會通過調節占空比d，最終決定工作點下一次移動的方向。

為了更好地理解這一流程，我們一下圖作為實例進行講解 [5]。

假定工作點從D處移動到A處，我們發現ΔP、ΔV均為正，因此下一次移動方向應向右。

假定工作點從A處移動到D處，我們發現ΔP、ΔV均為負，因此下一次移動方向應向右。

同理，假定工作點從C處移動到B處，我們發現ΔP為正且ΔV為負，因此下一次移動方向應向左。

假定工作點從B處移動到C處，我們發現ΔP為負且ΔV為正，因此下一次移動方向應向左。

當工作點移動至MPP附近時，P&O法將會圍繞MPP進行三電平擾動(Three-level Perturbation)，具體分析如下：

假定工作點由A處移動至MPP處后，我們發現ΔP、ΔV均為正，因此下一次移動方向應向右，假定移動至B處。

當工作點由MPP處移動至B后，我們發現ΔP為負且ΔV為正，因此下一次移動方向應向左，故而工作點將回到MPP處。

假定工作點由B處移動至MPP處后，我們發現ΔP為負且ΔV為正，因此下一次移動方向應向左，故而工作點將回到A處。

當工作點由MPP處移動至A后，我們發現ΔP、ΔV均為負，因此下一次移動方向應向右，故而工作點將回到MPP處。

重復以上過程，工作點將會持續不斷地圍繞MPP進行三電平擾動。仿真結果如下圖示 [5]：

從上圖可以清楚地看出，光伏組件輸出電壓與占空比d會在MPP處進行三電平擾動，從而維持P&O法大致工作在MPP處。

至于INC法，與P&O法大同小異 [4]，故本文不做進一步介紹。如果對INC法感興趣，請閱讀本人文獻 [3，6]。

參考文獻

[1]????B. Subudhi and R. Pradhan, “A comparative study on maximum power point tracking techniques for photovoltaic power systems,” IEEE Trans. Sutain. Energy, vol. 4, no. 1, pp. 89–98, Jan. 2013.
[2]????M. de Brito, L. Galotto, L. Sampaio, G. de Azevedo e Melo, and C. Canesin, “Evaluation of the main mppt techniques for photovoltaic applications,” IEEE Trans. Ind. Electron, vol. 60, no. 3, pp. 1156–1167, Mar. 2013.

[3]????X. Li, H. Wen and Y. Hu, "Evaluation of different maximum power point tracking (MPPT) techniques based on practical meteorological data,"?2016 IEEE International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), Birmingham, 2016, pp. 696-701.

[4]????D.? Sera,? L.? Mathe,? T.? Kerekes, S.? V.? Spataru, and? R.? Teodorescu, "On the perturb-and-observe and incremental conductance mppt methods for pv systems," IEEE lournal? of? Photovoltaics, vol. 3, no.? 3, pp. 1070-1078,? Jul.? 2013.

[5]????N.? Femia,? G.? Petrone,? G.? Spagnuolo, and? M.? Vitelli, "Optimization? of? perturb and observe maximum power point tracking method," IEEE Transaction Power Electronics, vol. 20,? no.? 4, pp. 963-973, Jul. 2005.

[6]????李星碩, 文輝清, 羅恒陽. 基于電導增量MPPT算法在光伏系統的比較研究[J]. 電力電子技術, 2016(12):91-94.

作者介紹

李星碩，現為西交利物浦大學電氣與電子工程博士生。主要研究電力電子在光伏系統下的應用，如最大功率點追蹤、分布式光伏發電以及光伏組件老化檢測技術等。現已發表5篇SCI，并擔任國際SCI源刊IEEE Trans. Ind. Electron.、IEEE Trans. Ind. Appl.等期刊的審稿人。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的a*算法流程图_光伏逆变器MPPT基本算法介绍李星硕的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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