能量收集系统的电源管理技巧

电源

本帖最后由 348081236 于 2016-2-24 14:24 编辑

设计一种收集环境能量的电源管理系统是具有挑战性的。从太阳能到振动能从、热能，都是少量的，不可预知的变化，所以如何能够有效运行，提供稳定的输出是一个重大的挑战。除了能量收集之外，还有不同的电力系统管理方式。

图1：静态电流欠压锁定（UVLO）采用迟滞算法在压电能量采集系统保障电力输送

在ltc3588四输出电压较低电压的能量收集源预计，从1.8 V、2.5 V和3.3 V至3.6 V，这是高达100毫安的输出电流连续可销。输入保护并联设置为20 V，使给定的输入电容较大的能量存储。

低损耗整流桥已累计下降约400 mV，典型的压电产生的电流在10µ，和桥是能够携带50毫安。所有这一切都让电荷在电容器消除电源间歇性和传感器或控制器提供所需的电压。

电池通常用于从能源收集电荷，但这些也需要得到保护，过充或欠充。这个max17710从集成可以管理监管不力的能量采集源的输出电平范围从1至100兆瓦µW。一个0.8 V和4.1 V的收获源电池，可提供超过20毫安（80兆瓦）只要收获源可以支持它。

为此，该装置包括一个充电锂电池从源低至0.75 V升压稳压器电路，而内部的调节器，保护电池免受过载和内部电压保护防止电池过度放电。可选的输出电压从1.8 V至2.3 V至3.3 V使用的是低压差线性稳压器（LDO）的调节。

图2：这max17710集成低压差稳压器保护电容器和锂电池的充电

太阳能发电

太阳能比较常见，有几种不同的方式管理来自每块电池的电力。这些不同的方法可以通过数字图书馆，测试出一系列评估板。

太阳能电池的数字电源软件库提供了代码优化的建筑块来实现各种电源的拓扑结构和算法，如最大功率点跟踪（MPPT）和软件锁相环（PLL）帮助设计优化太阳能逆变器电源设备。
有三种基本的MPPT算法，可以很容易地测试出一个单片机。最受欢迎的是扰动观察（P＆O）算法，也被称为“爬山法”，其中的控制器动作，或扰动，电压从阵列由少量和措施的权力。如果功率的增加，电压变化不大，更多的在同一方向，直到达到最大功率点。然而，这会导致输出功率的围绕一个点振荡。

图3：基本的P＆O算法

第二选项，电导增量法，比较的瞬时电导增量电导。根据结果，它增加或减少电压到最大功率点（MPP）达到。不像P＆O算法、电压维持一旦MPP达到恒定。

图3(b)：电导增量法

三分之一MPPT方法是开路电压：该算法是基于最大功率点电压始终是开路电压的恒定比例原则。在太阳能电池的开路电压的电池测量和作为控制器的输入。

图4：太阳能微型逆变器开发套件从德克萨斯仪器允许的MPPT算法的数字图书馆进行评估

这些电源管理算法可以测试出来的太阳能微型逆变器开发工具包从德克萨斯仪器，这是基于Piccolo TMS320F28035单片机作为一个完整的并网太阳能微型逆变器。该微逆变器的拓扑结构由一个有源钳位与第二电压倍增器飞回直流/直流转换器，最大功率点跟踪（MPPT），和并网DC/AC逆变器。单中心控制器处理功率级和MPPT算法的执行。

其他的评估板，如max17710，允许不同的拓扑结构和算法进行测试，不同的储能元件和控制算法。

图5：这max17710评估板允许开发者从能源如太阳能电池充电保护的锂电池。

结论