【应用分享】TAE32F5300 实现 MPPT 简介

MPPT 介绍

MPPT 是逆变器非常核心的技术，MPPT 控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是常用在风力发电机及光伏太阳能系统的技术，目的是在各种情形下都可以得到最大的功率输出。

最大功率点跟踪（本文简称 MPPT），当光伏组件在某个特定电压工作时，该特定电压与输出电流的乘积(即功率)达到最大值，这个工作点就是最大功率点，也是光伏组件发电效率最高的时候。MPPT 的核心原理在于光伏电池板的电流与电压输出具有一定的相关性，当光照变化时，光伏电池板的 I-V 曲线也会随之变化，理想状态下，I-V 曲线的最大功率点就是光伏电池板当前输出的最大功率点，而 MPPT 就是通过不断调节光伏电池板的工作点，使其工作在最大功率点上。

现有的的大多数最大功率点跟踪方法对硬件算力需求较大，且更多为了解决 PV 曲线多峰下的最大功率点追踪问题。而对于使用 MCU 的光伏微型逆变器产品，MCU 通常集成多种功能，如 ADC（模拟数字转换器）、PWM（脉冲宽度调制）输出等，减少了外部组件的需求，降低了系统成本和复杂性；并且 MCU 可以根据不同的应用需求编写和调整控制算法，实现个性化的 MPPT 策略。

TAE32F5300 MPPT 的实现

我司现有的一基于 TAE32F5300 的 600W 微型光伏逆变器方案，该方案中 MPPT 的实现采用传统的全桥拓扑，特点是控制精度高，电压转换范围广。单颗 TAE32F5300 芯片控制两路MPPT，两路 MPPT 独立工作，互不影响；两路输出并联作为直流母线可以提供稳定的电压和电流，为后级逆变提供高质量的直流电源。

图 2.1 单路 DC 级拓扑

MPPT 的实现是一个动态自寻优过程，通过 ADC 模块对光伏阵列当前的输出电压和电流的采样与检测，得到当前阵列的输出功率，与已被存储的前一时刻功率进行比较，舍小存大、再检测、再比较，如此周而复始。我司的 MPPT 控制算法使用的是扰动观察法，具有较高的追踪效率。

扰动观察法根据光伏阵列工作时不间断检测电压扰动量，即根据电压的脉动增量（±ΔU）的输出规律，测得阵列当前的输出功率为 Pd，而被存储的前一时刻输出功率被记忆为Pi，若 Pd > Pi,则 U = U+ΔU；若 Pd < Pi,则 U = U-ΔU；扰动观察法实现 MPPT 的过程如图2.3 所示。实际上，这是一种寻优搜索过程，在寻优过程中不断地更新参考电压，使其更接近光伏阵列所对应的最大功率点电压值。由于光伏阵列的输出特性是一单一值函数，所以只需要保证光伏阵列的输出电压在任何光照条件及环境温度下都能与该条件的最大功率点对应，就可以保证光伏阵列工作于最大功率点。