[发明专利]一种用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路及其控制方法，包括无输入电容主电路，无输入电容主电路包括温差发电器和Boost升压电路；温差发电器的等效电路输出端与Boost升压电路输入端连接；Boost升压电路包括电感Lsubgt;1/subgt;；电感Lsubgt;1/subgt;与开关管Ssubgt;1/subgt;和开关管Ssubgt;2/subgt;连接；开关管Ssubgt;2/subgt;与输出滤波电容Csubgt;1/subgt;和负载Rsubgt;L/subgt;连接，在无输入电容主电路Boost输入端连接输入电容Csubgt;2/subgt;与开关管的串联支路，并通过数字控制芯片控制输入电容Csubgt;2/subgt;是否接入电路。本发明通过分析温差片等效模型及Boost主电路工作模态，采集电感Lsubgt;1/subgt;电流，根据电感Lsubgt;1/subgt;电流上升段的电流值及其斜率计算温差片短路电流，并通过增量式PI控制器实现对温差发电短路电流法MPPT的最大功率点条件isubgt;TEG/subgt;＝Isubgt;SC/subgt;/2的无差跟踪。

技术领域

本发明属于温差发电的技术领域，具体涉及一种用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路及其控制方法。

背景技术

温差发电是一种利用热电材料实现热能到电能直接转换的技术，它具有无噪音、无振动、无有害物质排放、可靠性高、无磨损、移动方便、使用寿命长等优点。早期主要应用于航天与军事领域，随着技术进步，逐步应用到交通领域、工业废热余热回收及发电领域等。尽管温差发电片有了长足的发展，现在的效率依然较低，因此，为了充分利用能源，引入最大功率点跟踪技术(MPPT：Maximum power point tracking)，实现对温差发电片输出的最大功率传输。

半导体温差发电主要原理为赛贝克(Seebeck)效应，期间伴随着帕尔帖(Peltier)效应、汤姆逊(Thomson)效应、焦耳效应、傅里叶效应等。赛贝克效应又被称为第一热电效应：由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象，这个电压被称为赛贝克电压，如下式：

ΔU＝α(T_h-T_o)

其中：α为材料的赛贝克系数；T_h为导体或半导体热端温度；T_c为导体或半导体冷端温度。

现有的温差发电MPPT方法存在如下的不足：

1、扰动观察法需要采集电压与电流两个量，且即使追踪到最大功率点仍然会不停地震荡；

2、电导增量法的实现同样需要测量电压与电流两个量，其工作在稳态时也会不停地震荡，且往往存在静差；

3、开路电压法是目前各文献中常用的方法，依托于温差发电片的固有特性，但为了采集到开路电压与平均电压往往需要多个开关管与电容，结构复杂，且在每次采样开路电压的时间段内，需要将TEG与主电路断开，使得这段时间TEG发出的电能浪费；

4、传统的短路电流法仅停留在理论阶段，实际中几乎不会采用，短路电源会带来诸多不稳定因素，且同样需要断开TEG与主电路的连接。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路及其控制方法，以解决现有温差发电片最大功率传输效率低的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：