[发明专利]一种基于电阻仿真的MPPT无线传感器风能采集方法

说明书

本发明公开了一种基于电阻仿真的MPPT无线传感器风能采集方法，微型风机产生的能量经AC‑DC MOSFET整流后变为直流，再经DC‑DC boost变换器后提供给负载端；通过电压和电流传感回路的输出端采集整流后的电压V_s和电流I_s，V_s和I_s各自经运算放大器处理后生成V_fb和I_fb，MPP追踪和控制回路对R_opt和R_fb进行比较，产生的误差R_err经比例积分调节器处理后生成V_mppt；PWM生成回路根据V_mppt生成方波控制信号；将方波控制信号作为DC‑DC boost变换器的门信号，调节其输出电压V_out和输出电流I_out，使得负载端的等效阻抗等于R_opt。本发明能够实现MPPT技术在微型风机风能采集中的应用，来延长WSNs的工作寿命，降低设备的维护成本，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及一种基于电阻仿真的MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)无线传感器风能采集方法，是基于电阻仿真的MPPT技术在微型风机中的应用，属于WSNs(Wireless Sensor Networks，无线传感器网络)风能采集领域。

背景技术

当下，WSNs风能采集已有一定的研究，但对于一个在低风速下运行的高效空间的WEH(微型风能采集)系统，由风力发电机产生的交流电压峰值在1到3V之间，因此，在AC-DC整流器中使用传统二极管是具有挑战性的，二极管具有一个高电压状态的电压降约0.7到1V，将低振幅的交流电压整流并转换成电子电路可用的一种形式。另一个具有挑战性的问题是，由WEH系统采集的用于驱动无线传感器节点的电功率通常非常低，只达到毫瓦级别或更少。如果微信风机没有在最大功率点运行，这种情况会变得更糟。因此，最主要的问题是开发一种高效的功率变换器及其与电子电路相关并包含MPPT算法的微驱动，用于追踪和保持风力发电机的最大输出功率以维持无线传感器节点在许多不同的工况下的运行。

目前，MPPT技术已经广泛应用于大规模的WEH系统，用于从环境中采集更多的能量。然而，这些MPPT技术需要很高的计算能力来实现精确和准确的MPP跟踪目标。在小规模WEH中，要实现如此精确的MPPT技术，复杂的MPPT电路所消耗的能量远远高于采集到的能量本身，因此该方法不可取。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于电阻仿真的MPPT无线传感器风能采集方法，通过负载阻抗来模拟风机的源阻抗，以使得电源和负载之间能够达到良好的阻抗匹配，让采集到的功率在任何运行风速下都是最大值。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明从微型风机风能采集的实际应用出发，通过对微型风机运行特性的研究，提出一种电阻仿真方法，基本原理是有效控制负载阻抗来模拟微型风机的源阻抗以此在电源和负载之间达到良好的阻抗匹配，因此，采集到的功率在任何运行风速下都是它的最大值。