摘要：在光伏发电系统中，光伏电池的利用率除了与光伏电池的内部特性有关外，还受使用环境如光照、负载和温度等因素的影响，在不同的外界条件下，光伏电池可运行在不同且唯一的最大功率点上。本文从专利分布和专利布局的角度对MPPT的各控制方法进行了比较分析，为光伏并网控制器中重要环节的设计与实现提供参考。
关键词：最大功率点跟踪；控制方法；专利分析
1.前言
MPPT过程是使光伏电池的输出电阻与负载电阻匹配的过程，MPPT控制对负载电阻进行实时调节控制，使其跟踪光伏电池的输出电阻。常见的MPPT算法包括：
恒电压跟踪法：对于不同辐照度下最大功率点对应的输出电压变化不大，同一辐照度下的输出电压与开路电压的比值只与光伏组件的参数有关，而对环境温度的变化不敏感，可近似认为是一常数。该方法具有控制方法简单，容易实现等优点，但是该方法适应能力较差，不能根据外界环境变化而及时调整电压值。
扰动观测法：在光伏阵列正常工作时，以微小的电压波动不断扰动阵列的输出电压，在电压变化的同时，检测功率变化的方向，从而确定寻优方向，决定下一步电压参考值的大小。扰动观测法具有简单可靠，易实现的优点。但该方法由于不断干扰光伏阵列工作电压，故理论上虽然在某日照强度和环境温度下光伏阵列存在唯一的最大功率点，却无法最终稳定运行在该最优点。因此，可以说扰动法的本质缺点即为阵列输出功率会在最大功率点附近的小范围内反复振荡，而振荡的幅值则由算法的步长决定。
电导增量法：该方法根据光伏电池的输出功率在最大功率点附近的变化量来调节光伏电池工作点电压，然而该方法需要准确地测量光伏电池输出功率，这在实际中不易实现。在变步长电导增量法中，提高了效率，但是对硬件要求较高，当硬件条件不满足要求时会引起较大的振荡和功率损失。此外还有模糊控制法、滞环比较法、最优梯度法、间歇扫描法、神经网络控制法。
2.专利申请情况
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图1 专利申请趋势
图1示出了MPPT专利申请的趋势，由图可知，09年-12年伴随着国新能源的快速发展其技术增长期，2012年到2014年，进入技术瓶颈期，这是由于光伏组件结构的差异和复杂以及局部阴影条件下呈现明显的多波峰特性。2015年其申请出现猛增，说明这一时期，国内在该领域取得了一些新的突破，提出了新的技术方案，2015年之后，技术逐渐走向成熟，申请量开始下降。
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图2 主要申请人
图3 申请人排名
从图2和3可以看出，MPPT的研究主要集中在国家电网以及各高等院校，国家电网在恒电压追踪法的基础上提出了在线修正开路电压法，同时针对多峰值的MPPT提出了猴群算法、全局扫描和准梯度式扰动观测法相结合、基于自适应滑模层极值搜索。
华南理工提出了基于电导增量法的新型变步长最大功率跟踪系统，针对局部阴影下光伏列阵的最大功率点跟踪问题提出了基于SVM对电压值进行初步预测，再采用粒子群算法进行寻优的光伏列阵最大功率跟踪方法。
浙江大学主要研究MPPT接口电路，主要针对当光伏阵列的输出功率特性呈现出多峰值状 态时，当局部的最大功率点与全局的最大功率点不一致时，?光伏阵列的利用率将大打折扣。提出了能馈式MPPT接口电路，含耦合电阻/三绕组耦合电感的光伏阵列?MPPT接口电路。
3.结语
目前，光伏MPPT的跟踪方法相较之前都有了比较大的优化和提高，未来， 局部阴影遮蔽下的跟踪方法，尤其是对跟踪方法的简化、速率和精度上的提高依然会是研究的重点。