最大功率跟蹤
最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制的目的是實現(xiàn)光伏電池的最大功率輸出。該過程實質(zhì)是一個動態(tài)尋優(yōu)過程，通過對當(dāng)前光伏電池輸出電壓U與電流I的檢測，得到當(dāng)前光伏電池的輸出功率，然后與前一時刻光伏電池的輸出功率相比，取兩者中較大的值；在下一周期，再檢測U、I進(jìn)行比較，取較大的值，如此循環(huán)，便可實現(xiàn)MPPT控制。
MPPT控制算法有多種實現(xiàn)方式，常用的有恒電壓跟蹤法、擾動觀察法、增量電導(dǎo)法以及模糊控制算法等。
(1)恒電壓跟蹤法。
嚴(yán)格意義上來說，恒電壓跟蹤法是一種曲線擬合的工作方式，其工作原理是：室外溫度一定時，光伏電池最大功率點的分布幾乎存在于一垂直線兩側(cè)，即光伏電池的最大功率點對應(yīng)某個恒定電壓，只需找到Umax并控制光伏電池使之輸出恒定在Umax即可。實際上這是把MPPT控制簡化成穩(wěn)壓控制。
恒電壓跟蹤法優(yōu)點明顯，控制簡單易實現(xiàn)、可靠性高，能提高光伏電池20%的效率；缺點是忽略了環(huán)境溫度對光伏電池輸出電壓的影響。以單晶硅為例，環(huán)境溫度每升高1℃，其光伏電池輸出電壓下降0.3%～0.4%，即光伏電池最大功率點對應(yīng)的Umax會隨著環(huán)境溫度的變化而變化，所以恒電壓跟蹤法不適合溫度變化較大的場所。
(2)擾動觀察法。
擾動觀察法(Perturbation and Observation Method，簡稱PO法）的原理是先給一個擾動輸出電壓信號(UPV+△U)，然后測量光伏電池輸出功率的變化并與擾動前的功率相比較，如果大于之前的功率值，表明擾動方向正確，可繼續(xù)向同（十△U）方向擾動；如果小于之前的功率值，則往反（-△U）方向擾動。此方法優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，測量參數(shù)少，通過不斷擾動達(dá)到最大功率輸出。缺點是初始值UPV和跟蹤步長△U值的選取，對跟蹤精度和速度有很大影響，而且在光伏達(dá)到最大功率點處擾動仍會繼續(xù)，使其有可能在最大功率點附近振蕩，導(dǎo)致功率損失，降低光伏電池的效率。
(3)增量電導(dǎo)法。
增量電導(dǎo)法（Incremental Conductance Method，簡稱IC法）與擾動觀察最大的區(qū)別是避免了盲目性。擾動觀察法是通過調(diào)整工作點電壓，使之逐漸近最大功率點電壓來實現(xiàn)光伏電池最大功率點的跟蹤，但最大功率點的方向并不確定。而增量電導(dǎo)法能判斷出工作點電壓與最大功率點之間的關(guān)系，通過每次的測量和比較，估算出最大功率點的大致位置，再根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，避免了電壓調(diào)整時的盲目性。同時也保證了在日照強度變化時，光伏電池的輸出端電壓平穩(wěn)變化，其電壓的波動較擾動觀察法小。
(4)最大功率點跟蹤的模糊控制。
控制算法是以模糊集合理論、模糊語言以及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)，是一種非線性智能控制方法。模糊控制的基本原理是將光伏輸入量進(jìn)行模糊化處理，通過模糊推理及反模糊處理進(jìn)行最大功率跟蹤控制，并將輸出變量進(jìn)行反饋迭代達(dá)到最佳控制效果。此外，在模糊化和反模糊處理中，可通過知識庫進(jìn)行修正，提高最大功率追蹤的精度。
在設(shè)計模糊控制器的時候需注意以下幾點：
1)確定模糊控制器的輸入量和輸出量；
2)列寫出模糊控制器的規(guī)則；
3)選擇論域并確定相關(guān)參數(shù)。
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