最大功率點跟蹤（MPPT）以及MPPT算法

　　智能調(diào)節(jié)太陽能發(fā)電板的工作電壓，使太陽能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點，從而提高了對太陽能板發(fā)電功率的利用率。

　　MPPT 算法主要有三種：擾動觀察法、電導(dǎo)增量法和恒定電壓法。

　　擾動觀察法 (P&O) 最為常見。該算法以特定方向?qū)ぷ麟妷哼M(jìn)行微擾，然后對 dP/dV 進(jìn)行采樣。如果 dP/dV 為正，則算法知道其朝 MPP 方向調(diào)節(jié)了電壓。然后，繼續(xù)以該方向調(diào)節(jié)電壓，直到 dP/dV 為負(fù)。

　　電導(dǎo)增量 (INC) 法使用 PV 陣列的增量電導(dǎo)dI/dV 來計算 dP/dV 的符號。相比 P&O，INC 快速追蹤變化的光照條件更加準(zhǔn)確。然而，與 P&O 相同，它會產(chǎn)生振蕩，并會在快速變化的空氣條件影響下變得混亂不清。另一個缺點是，其高復(fù)雜性增加了計算時間，并降低了采樣頻率。

　　第三種方法是恒定電壓法，其利用這樣一個事實：一般而言，VMPP/VOC 的比約等于 0.76。這種方法所出現(xiàn)的問題在于它要求立刻設(shè)置 PV 陣列電流為 0 來測量陣列的開路電壓。這樣，陣列的工作電壓便被設(shè)置為這一測量值的 76%。但是，在這期間，陣列被斷開，浪費掉了有效能源。同時還發(fā)現(xiàn)，76% 開電路電壓是一個非常接近值的同時，它卻并非總是與 MPP 一致。

　　由于沒有一個能夠成功地滿足所有常用情景要求的 MPPT 算法，因此許多設(shè)計人員都會走一些彎路，它們對系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境條件評估然后選擇最佳的算法。實際上，有許多 MPPT 算法可以用，并且太陽能板廠商提供其自己的算法也很常見。

　　對于一些廉價的控制器來說，執(zhí)行 MPPT 算法會是一項難以完成的任務(wù)。因為，除 MCU 的正常控制功能以外，算法還要求這些控制器擁有高性能的計算能力。先進(jìn)的 32 位實時微控制器（例如：TI C2000 平臺中的一些微控制器）就適用于眾多太陽能應(yīng)用。

　　在大規(guī)模部署的太陽能并網(wǎng)發(fā)電廠中，光伏電池板的數(shù)量很大，為此，TI公司提出了“微型逆變器”的概念，它既能夠在較寬的范圍內(nèi)掃描各個獨立的太陽能電池板的峰值功率點，避免把局部峰值作為MPP點，同時，又能夠提高最大功率點輸出跟蹤的效率。

　　TI提出的這種系統(tǒng)的架構(gòu)對于DC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/AC轉(zhuǎn)換器以及控制器、通信接口的需求也非常大。

　　在過去的幾年里，美國國家半導(dǎo)體實驗室的研究人員一直在積極研究太陽能發(fā)電系統(tǒng)的效率問題。一個解決方案就是所謂的“微型逆變器”?？墒?，影響光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵因素是可靠性、成本和效率。微型逆變器并不能全面地平衡這幾個關(guān)鍵因素。過去，太陽能電池板被定為無源電子組件，主要原因是太陽能電池板沒有包含任何具備智能及可靠的有源電子組件。但這種情況現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生變化。

　　此外，當(dāng)考慮到成本和效率因素時，更沒必要為每塊電池板都加裝電網(wǎng)接口。實際上，現(xiàn)行光伏系統(tǒng)迫切需要優(yōu)化功能。而這個功能可通過若干個可靠及精密的集成電路來實現(xiàn)。憑借50年的集成電路開發(fā)和銷售經(jīng)驗，美國國家半導(dǎo)體將微型優(yōu)化器的專業(yè)知識帶到太陽能領(lǐng)域。

　　2009年，美國國家半導(dǎo)體公司宣布推出太陽能產(chǎn)業(yè)有史以來首款光電板專用的SolarMagic 芯片組。這宣告了“智能型太陽能發(fā)電系統(tǒng)”全新時代的來臨。

　　普通的太陽能光伏系統(tǒng)架構(gòu)都極易受到實際操作環(huán)境的影響。例如只要幾塊電池板有陰影或樹葉遮蔽，整個系統(tǒng)的發(fā)電量便會大幅地下跌。具體來說，只要有10%的電池板面積被遮蓋，系統(tǒng)的總發(fā)電量便會下跌50%。而且隨著時間的推移，被遮蔽的電池板面積會越來越大，太陽能系統(tǒng)的效率會受到嚴(yán)重的影響。采用SolarMagic技術(shù)則可將挽回57%的發(fā)電損失。

　　從發(fā)電系統(tǒng)的角度來看，光伏并網(wǎng)在技術(shù)上的重點在于以下兩個方面。一是從光伏系統(tǒng)的角度來看，光伏行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是太陽能面板的陰影問題。二是從功率器件的角度來看，由于主要的光伏系統(tǒng)廠商擁有各自的光伏逆變應(yīng)用專利拓?fù)?，半?dǎo)體供應(yīng)商必須開發(fā)專用的產(chǎn)品。例如，由于需要提高輸入電壓以獲得更高的效率，所以必須使用650V或以上MOSFET/IGBT。此外也需要使用SiCSBD作為成套解決方案。另外，要擴(kuò)大10kW以上市場份額，就必須使用IGBT/SPM模塊。

　　對于10kW以下并網(wǎng)光伏逆變器解決方案，飛兆半導(dǎo)體提供場截止（FS）IGBT和SupreMOSMOSFET器件，具備進(jìn)入這一高性能市場所需的低EOFF優(yōu)勢和高可靠性。對于微型逆變器，飛兆半導(dǎo)體擁有中等電壓MOSFET和SupreMOS技術(shù)，可為這類應(yīng)用提供卓越性能。

　　除了功率半導(dǎo)體之外，對各模塊的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化的控制IC，以及傳遞各模塊狀況的通信IC的重要性也將日益提高。微控制器要運行MPPT算法，以調(diào)節(jié)太陽能電池板的方向、輸出的直流電壓和電流，使之獲得峰值功率輸出，就需要采用微控制器以及傳感器來跟蹤太陽方位角以及高度角。