[发明专利]一种车辆废热发电系统最大功率跟踪方法

说明书

本发明公开一种车辆废热发电系统最大功率跟踪方法，该方法提出一种将恒定电压法与小步长的滞环比较法相结合的三段式最大功率跟踪方法，第一阶段利用恒定电压法快速跟踪到温差发电系统最大功率点附近，第二阶段切换为小步长的滞环比较法，准确跟踪到温差发电系统最大功率点，第三阶段应用定时器进行定时跳转，使系统重新采集开路电压进行最大功率跟踪，从而实现快速的最大功率点跟踪和高精度的最大功率点运行。本发明可以有效克服常规扰动观察法在最大功率点附近振荡、误判等问题，提高了跟踪速度与跟踪精度，实现了车辆废热发电系统快速高精度的最大功率跟踪运行。

技术领域

本发明属于温差发电领域，是一种车辆废热发电系统最大功率跟踪方法。

背景技术

温差发电器可以回收车辆尾气废热中的热能，在不同车况下实时跟踪温差发电器的最大功率成为研究回收废热能量的重点。目前最为常见的最大功率跟踪方法有恒定电压法、扰动观察法、电导增量法等。

由热电转换模块的输出特性可知,当热电模块的开路电压在车况变化时,热电模块最大功率点的电压也近似成比例变化，恒定电压法是基于这种近似的线性关系跟踪最大功率点的方法。恒定电压法虽然结构简单,但是这种线性关系只是一种近似,工作点并不是最大功率。

扰动观察法是在原有输出上增加一个扰动,通过实时采样计算得到瞬时功率,与上一次的输出功率进行比较,根据功率增减变化动态调节输出功率,使其逐步逼近最大功率点。但是初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和跟踪速度的影响较大。

其它常用的MPPT方法,如双步长扰动观察法,滞环比较法,变步长电导增量法等,均在以上两种主要跟踪方法上有所改进。但是在汽车实时动态工况快速变化的条件下,单一使用这些常用的方法便出现了它们本身的不足之处,无法满足热电发电模块最大功率跟踪速度快,精度高的实际需求。

发明内容

本发明为了解决现有用于汽车尾气废热回收系统的最大功率跟踪算法的不足，提出了一种基于恒定电压法和滞环比较法的最大功率跟踪方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种车辆废热发电系统(TEG)最大功率跟踪方法，将恒定电压法与小步长的滞环比较法相结合。车辆废热发电系统中热电模块的开路电压V_oc随外界条件变化时，热电模块的最高功率点电压V_m也近似呈比例变化，采用恒定电压法快速跟踪到汽车废热发电系统的最大输出功率点附近，然后切换为小步长的滞环比较法，进一步精确跟踪到汽车废热发电系统的最大输出功率，同时设置定时器使系统重新采集开路电压进行最大功率跟踪，从而实现快速的最大功率点跟踪和高精度的最大功率点运行，解决目前常用方法中存在的不足。具体过程分别如下：

所述恒定电压法按照下述步骤进行：

第一步，在温差发电系统的DC-DC转换器启动前，首先采样温差发电系统直流侧的开路电压V_oc(k)，然后设定恒定电压法的给定电压V_cvt＝0.5V_oc(k)；

第二步，启动温差发电系统的DC-DC转换器，等待系统直流端的电压最终稳定到V_cvt，此时恒定电压法阶段最大功率跟踪完成；

所述小步长的滞环比较法按照下述步骤进行：

第三步，采样B时刻的温差发电系统直流侧的电压V_B、电流I_B，计算得到此时的输出功率P_B；

第四步，给此时的系统增加一个扰动量-ΔV,采样得到此时A时刻的温差发电系统直流侧的电压V_A、电流I_A，计算得到此时的输出功率P_A；