一种用于热电能量采集自供电无线传感器网络节点的MPPT方法

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成果名称: 一种用于热电能量采集自供电无线传感器网络节点的MPPT方法 关键字: 应用行业: 制造业
高新技术领域: 先进制造技术 所在地: 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: CN201910597364.5 成果体现形式: 成果属性:
成果所处阶段: 样品、实验阶段 成果水平: 国内领先 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 高端装备制造 课题来源:
第一完成单位名称: 华北电力大学(保定) 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 技术转让 交易价格(万): 50.00 所属十强产业:

本发明公开了一种适用于热电能量采集自供电无线传感器网络(WSNs)节点的基于线性外推的直接调节和观察自寻优MPPT方法。该MPPT方法包括粗调和细调两步,先利用直接调节法进行粗调,然后用观察自寻优法进行细调。所述直接调节法首先通过仿真获得DC-DC升压电路和WSNs节点总阻值R与DC-DC升压电路开关管控制PWM信号的占空比D之间的函数关系D(R);然后,基于D(R)构建直接调节法MPPT控制模块,计算所需PWM信号的占空比D。所述观察自寻优法首先利用线性外推法计算TEG内阻Rin,然后通过测量电压、电流,计算DC-DC升压电路和WSNs节点等效电阻R,之后计算功率情况参数λ(λ=R/Rin),再按照λ值所在区间对PWM的占空比D进行调节。所述基于线性外推的直接调节和观察自寻优MPPT方法能在保证输出功率的情况下,有效地提高了追踪速率,克服了传统MPPT方法的缺点,在保证稳定性的情况下兼顾了最大功率追踪的快速性和高效性。

所述基于线性外推的直接调节和观察自寻优MPPT方法能在保证输出功率的情况下,有效地提高了追踪速率,克服了传统MPPT方法的缺点,在保证稳定性的情况下兼顾了最大功率追踪的快速性和高效性。

目前,WSNs节点多采用电池供电,节点能量与寿命有限。频繁更换电池无疑会限制WSNs的应用。利用热电能量采集技术,能将周围环境中的热能转化为电能,供WSNs节点使用。利用MPPT技术能有效提高热电能量采集系统的能量获取与转换效率。现有热电能量采集系统多采用开路电压法或扰动观察法(P&O)进行MPPT。开路电压法在使用过程中,需要将TEG与WSNs节点断开,断开期间WSNs节点无法采集能量,这无疑会造成WSNs节点采集能量的不连续和能量浪费。P&O受其工作原理限制,如采用固定步长,则无法兼顾跟踪精度与速度;如果步长过小,会导致TEG长时间滞留在低功率输出区,跟踪速度缓慢;如果步长过大,就会加大系统在最大功率点附近的振荡,导致一定的功率损失,降低跟踪精度。因此,本发明提出了一种基于线性外推的直接调节和观察自寻优MPPT方法,克服开路电压法和扰动观察法的不足。

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