0  引言
　　
　　在光伏转换系统中，最大功率点跟踪技术是非常重要的研究方向，为了能够在相同条件下提高光伏发电效率，人们提出了各种最大功率点跟踪(MPPT)的方法，比如登山法、电导增量法、三点比较法、恒定电压法等，这些MPPT方法跟踪原理各不相同，跟踪效果也各有差异，因此就决定了适用场合各不相同。针对目前各种MPPT算法，已有很多文献对其中部分算法的跟踪效果进行了实验比较或仿真研究，但只是局限于利用模拟软件进行仿真，本文对登山法与三点比较法进行了分析比较，结合两者的优点提出了三点登山法，并设计独立型实验系统对三种算法进行了比较和测试验证。
　　
　　1  最大功率点跟踪算法
　　
　　最大功率点跟踪算法是太阳能光伏转换系统的重要部分，算法效率的高低直接影响着光伏转换系统的效率，因此对其进行分析与研究是非常必要的。
　　
　　光伏电池阵列输出特性具有非线性特征，其输出电压和功率受光照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以有不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值，这时光伏电池的工作点就达到了输出功率曲线的最高点，称之为最大功率点。因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪(MPPT)。
　　
　　MPPT的工作原理为:在一个规定的周期内，微处理器定期地主动调节PWM的占空比D，改变太阳能电池的输出电流，从而引起太阳能电池的输出电压变化，检测太阳能电池输出电压及输出电流，计算出太阳能电池阵列的输出功率，然后根据最大功率点跟踪策略寻找最大功率点的位置。
　　
　　1.1  三点比较法
　　
　　三点比较法是指通过不断调整电压步长△U对最大功率点进行判断和控制，最后利用阈值△U判断是否达到最优点。具体是在光伏电池P-U特性曲线峰值点附近从左到右依次取A、B、C三个点的电压和功率，然后用三个点的功率比较结果来调整PWM，从而实现快速跟踪。该方法有以下四个特点:
　　
　　(1)算法本身就能够准确快速地跟踪到最大功率点; 
　　(2)避免了在最大功率点附近因扰动造成的功率损失，但是在三点比较过程中，由于每次比较均需要先采集三个点的电压和功率，而在采集期间系统并没有工作在最大功率点，造成了功率的损失，因此在找到了最大功率点后，应该间隔比较长的时间再进行三点比较， 
　　(3)算法的复杂性决定了需要处理大量数据，对硬件系统的性能提出了较高要求; 
　　(4)当光强发生突变时，不能盲目移动工作点，需待日照量稳定后再追踪。
　　
　　由于三点比较法采用软件控制，算法中把"P_a≥P_b且P_b≤P_c"这种情况(即天空有云遮挡)归入了系统已达到最大功率点的情况，两者做同样处理:不跟随日照量的快速改变而盲目调整工作电压，避免了系统过快的振荡。此种处理会造成一小部分功率损失，但相对于换来整个系统稳定运转是值得的:假设原来系统处于最大工作电压U_max1上，检测到的相应电流为I_max1，日照突变后应达到的最大工作电压为U_max2，相应电流为I_max2，则系统不移动工作点造成的功率损失为P=P_max2-P_max1=U_max2I_max2-U_max1I_max1，由于太阳很快恢复到原来的日照量，没改动的U_max1又成为最大工作电压，系统恢复原先稳定状态。这个过程以不变应万变，避免了登山法对Pmax的误判以及来回振荡现象。
　　
　　1.2  可调步长的登山法
　　
　　登山法是目前实现MPPT最常用的方法之一。其原理是每隔一定的时间增加或减少电压，并观测其后的功率变化方向，来决定下一步的控制信号。在本系统的硬件环境下，通过实验验证，在登山法设定步长相同的情况下，最大功率点所工作的占空比越大，那么功率的波动幅度就会越大，即功率的损失越大。因此，步长值的设定应该随着占空比的增大而减小，这样就会使在最大功率点附近的功率损耗达到最低，从而实现了可调步长的登山算法。
　　
　　可调步长登山法的优点如下:
　　
　　(1)跟踪方法简单，实现容易， 
　　(2)可调步长的登山法虽然也是在光伏阵列最大功率点附近振荡运行，但是功率的损失已经尽可能地减小， 
　　(3)对传感器精度要求不高。
　　
　　缺点如下:
　　
　　(1)步长对跟踪精度和响应速度无法兼顾，步长大，跟踪速度快，但是在最大功率点附近功率输出摆动大;步长小则跟踪速度慢，但是输出能更好地靠近最大功率点; 
　　(2)在特定情况下会出现判断错误。
　　
　　1.3  三点登山法
　　
　　通过以上对三点比较法与登山法的原理分析，本文提出了采用将三点比较法与可调步长的登山法相结合的方式来进行最大功率点跟踪，此算法称为三点登山法。此结合方法有如下特点:
　　
　　(1)当检测到功率为零时，能自动搜索功率不为零的最大功率点; 
　　(2)三点比较法能快速地找到最大功率点的大体位置，相当于粗调; 
　　(3)登山法可以实时地进行最大功率点的跟踪，相当于微调; 
　　(4)在功率变化过快的位置，将步长缩小;在功率变化过慢的位置，将步长放大，这种随功率变化而自动改变的步长更能准确地进行最大功率点的跟踪，并且能够在天气突然变化的情况下自动找回最大功率点，从而保证对最大功率点的跟踪不会丢失。 
　　(5)当蓄电池的充电电压过大时，会缩短蓄电池的寿命，因此利用软件编程使蓄电池在此时转入到浮充阶段，通过AD采样蓄电池两端电压，然后将电压与所设定的上限电压值比较，如果超过上限值，则通过改变BUCK充电电路的PWM占空比来减小蓄电池电压。