我國全面進入人工智能時代,新能源的到來為常規(guī)電源和無線傳感網(wǎng)絡(luò)帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。無線傳感器節(jié)點數(shù)量眾多且尺寸較小,頻繁更換電池不切實際,傳統(tǒng)電池的廢棄和回收也易對環(huán)境造成污染。如何高效收集、轉(zhuǎn)化新能源為傳感節(jié)點供電,是無線傳感網(wǎng)絡(luò)低功耗設(shè)計的關(guān)鍵。本文從理論仿真、電路設(shè)計和系統(tǒng)測試三方面進行探討,提出一種低壓自啟動式復(fù)合電源管理電路。首先分析光伏電池、鋰電池、微型燃料電池的輸出特性,建立PV模型并融合管理策略,搭建輸入功率200m W的復(fù)合電源管理系統(tǒng)級仿真模型。仿真結(jié)果表明:該系統(tǒng)模型可快速響應(yīng)環(huán)境因子變化且續(xù)航穩(wěn)定。結(jié)合仿真數(shù)據(jù)和各傳感設(shè)備的功率需求,按照能量收集-存儲-轉(zhuǎn)化的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計,以光伏電池作為啟動源,微型燃料電池為后備電源,采用數(shù)字邏輯控制設(shè)計方法搭建低壓啟動電源管理硬件電路。然后根據(jù)復(fù)合能源間的工作特異性,對系統(tǒng)內(nèi)部多路能量流動管理,完成了在不同光照環(huán)境下電源間切換仲裁。通過改進電路結(jié)構(gòu)、板載鋰離子電池并修正微矩形J32H-21ZK-I接口滿足電流承載需求,優(yōu)化板集成度提高24.26%,高度降低50%。最后完成系統(tǒng)測試與仿真結(jié)論對比,證實仿真模型的準確性。經(jīng)測試,系... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙輸入雙向DC-DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)[20]

-4-圖1-2射頻能量與熱能復(fù)合電源管理電路框圖[21]2010年，泰國的ViboonChunkag等人對比多種能源混合后提出質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、超級電容和光伏電池復(fù)合能源的管理電路[23]，為管理電源與負載之間的能量路徑共設(shè)置三種運行模式：充電模式、放電模式和存儲模式，該系統(tǒng)相比于兩種能源復(fù)合的效率大幅度提升，仿真結(jié)果表明混合電源比單一能源管理雖為復(fù)雜，但續(xù)航時間更長，整體系統(tǒng)框架如圖1-3所示。圖1-3復(fù)合能源管理系統(tǒng)設(shè)計框架[23]2012年，F(xiàn)engDanquin利用低功耗芯片收集到環(huán)境中由樹林擺動所產(chǎn)生的微弱能量[24]。2014年，PrijicA、VracarL等人使用凌力爾特LTC3108型號芯片搭配電源管理設(shè)計熱能收集電路，用來收集兩個鋁芯印刷板之間的熱能為自動遙測無線傳感器節(jié)點供電，在沒有熱源時節(jié)點的能源自主性比普通電路高達30%，

-4-圖1-2射頻能量與熱能復(fù)合電源管理電路框圖[21]2010年，泰國的ViboonChunkag等人對比多種能源混合后提出質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、超級電容和光伏電池復(fù)合能源的管理電路[23]，為管理電源與負載之間的能量路徑共設(shè)置三種運行模式：充電模式、放電模式和存儲模式，該系統(tǒng)相比于兩種能源復(fù)合的效率大幅度提升，仿真結(jié)果表明混合電源比單一能源管理雖為復(fù)雜，但續(xù)航時間更長，整體系統(tǒng)框架如圖1-3所示。圖1-3復(fù)合能源管理系統(tǒng)設(shè)計框架[23]2012年，F(xiàn)engDanquin利用低功耗芯片收集到環(huán)境中由樹林擺動所產(chǎn)生的微弱能量[24]。2014年，PrijicA、VracarL等人使用凌力爾特LTC3108型號芯片搭配電源管理設(shè)計熱能收集電路，用來收集兩個鋁芯印刷板之間的熱能為自動遙測無線傳感器節(jié)點供電，在沒有熱源時節(jié)點的能源自主性比普通電路高達30%，

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]智慧能源微網(wǎng)系統(tǒng)能源供應(yīng)設(shè)計探索[J]. 王學(xué)奎,劉金永.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2019(16)
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[10]電動汽車充電負荷空間分配優(yōu)化算法[J]. 田文奇,和敬涵,姜久春,牛利勇,王小君.  電工技術(shù)學(xué)報. 2013(03)

碩士論文
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[2]循環(huán)經(jīng)濟視域下我國新能源技術(shù)發(fā)展研究[D]. 紀鵬.沈陽師范大學(xué) 2019
[3]可再生能源收集嵌入式系統(tǒng)研究設(shè)計[D]. 陳凱.長春理工大學(xué) 2018
[4]燃料電池系統(tǒng)建模與仿真研究[D]. 周鵬.華北水利水電大學(xué) 2018
[5]基于改進的粒子群優(yōu)化雙卡爾曼濾波的鋰電池SOC估計方法[D]. 劉璐.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]防倒灌電流型安全電源系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 李明.武漢大學(xué) 2017
[7]電動汽車復(fù)合能源系統(tǒng)的研究[D]. 黃智奇.浙江大學(xué) 2016
[8]質(zhì)子交換膜燃料電池建模仿真與特性研究[D]. 劉樹良.武漢理工大學(xué) 2013
[9]面向μDMFC的復(fù)合微能源系統(tǒng)電源管理設(shè)計[D]. 鄒善亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3015801