[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于电阻仿真的MPPT无线传感器风能采集方法，其特征在于：在某一风速下，微型风机产生的能量经AC‑DC MOSFET整流后变为直流，通过并联的电容C进行滤波、整形和提升平均值，最后经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，将V_fb和I_fb作为反馈信号提供给MPP追踪和控制回路；根据获得反馈电阻R_fb，MPP追踪和控制回路对微型风机的最优负载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DC‑DC boost变换器的输出电压V_out和输出电流I_out，使得负载端的等效阻抗等于R_opt；V_mppt为在当前风速下的微型风机的P‑V曲线中，与源阻抗R＝R_opt对应的电压值；所述微型风机的最优负载R_opt通过如下过程获得：(S1)获取微型风机在不同风速和负载条件下的电压V、电流I和输出功率P；(S2)集合源阻抗绘制不同风速的P‑V曲线、P‑I曲线和P‑R曲线；(S3)对不同风速的P‑R曲线，分别找到最大功率及最大功率所对应的源阻抗，将最大功率所对应的源阻抗记为相应风速下的最优负载阻抗；(S4)比较不同风速下的最优负载阻抗是否在R_opt‑δ₁≤R_opt≤R_opt+δ₂范围内：若在，则进入步骤(S5)；否则，返回步骤(S1)；R_opt为最优负载，δ₁和δ₂为最优负载R_opt允许的波动范围；(S5)分别在P‑V曲线和P‑I曲线中找到R_opt所对应的电压V_mppt和电流I_mppt。