[發明專利]一種基于電阻仿真的MPPT無線傳感器風能采集方法

有效

• 申請號: 201711346560.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108180108B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 陳光宇;任微逍;張仰飛;郝思鵬;劉海濤;孟高軍;董亮;曾艾東;王澤宇;許翔泰;洪楊;柏一凡;李超杰;葉宇成
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;F03D17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

本發明公開了一種基于電阻仿真的MPPT無線傳感器風能采集方法，微型風機產生的能量經AC?DC MOSFET整流后變為直流，再經DC?DC boost變換器后提供給負載端；通過電壓和電流傳感回路的輸出端采集整流后的電壓V_s和電流I_s，V_s和I_s各自經運算放大器處理后生成V_fb和I_fb，MPP追蹤和控制回路對R_opt和R_fb進行比較，產生的誤差R_err經比例積分調節器處理后生成V_mppt；PWM生成回路根據V_mppt生成方波控制信號；將方波控制信號作為DC?DC boost變換器的門信號，調節其輸出電壓V_out和輸出電流I_out，使得負載端的等效阻抗等于R_opt。本發明能夠實現MPPT技術在微型風機風能采集中的應用，來延長WSNs的工作壽命，降低設備的維護成本，提高經濟效益。

技術領域

本發明涉及一種基于電阻仿真的MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率點跟蹤)無線傳感器風能采集方法，是基于電阻仿真的MPPT技術在微型風機中的應用，屬于WSNs(Wireless Sensor Networks，無線傳感器網絡)風能采集領域。

背景技術

當下，WSNs風能采集已有一定的研究，但對于一個在低風速下運行的高效空間的WEH(微型風能采集)系統，由風力發電機產生的交流電壓峰值在1到3V之間，因此，在AC-DC整流器中使用傳統二極管是具有挑戰性的，二極管具有一個高電壓狀態的電壓降約0.7到1V，將低振幅的交流電壓整流并轉換成電子電路可用的一種形式。另一個具有挑戰性的問題是，由WEH系統采集的用于驅動無線傳感器節點的電功率通常非常低，只達到毫瓦級別或更少。如果微信風機沒有在最大功率點運行，這種情況會變得更糟。因此，最主要的問題是開發一種高效的功率變換器及其與電子電路相關并包含MPPT算法的微驅動，用于追蹤和保持風力發電機的最大輸出功率以維持無線傳感器節點在許多不同的工況下的運行。

目前，MPPT技術已經廣泛應用于大規模的WEH系統，用于從環境中采集更多的能量。然而，這些MPPT技術需要很高的計算能力來實現精確和準確的MPP跟蹤目標。在小規模WEH中，要實現如此精確的MPPT技術，復雜的MPPT電路所消耗的能量遠遠高于采集到的能量本身，因此該方法不可取。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于電阻仿真的MPPT無線傳感器風能采集方法，通過負載阻抗來模擬風機的源阻抗，以使得電源和負載之間能夠達到良好的阻抗匹配，讓采集到的功率在任何運行風速下都是最大值。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明從微型風機風能采集的實際應用出發，通過對微型風機運行特性的研究，提出一種電阻仿真方法，基本原理是有效控制負載阻抗來模擬微型風機的源阻抗以此在電源和負載之間達到良好的阻抗匹配，因此，采集到的功率在任何運行風速下都是它的最大值。