[发明专利]一种用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路及其控制方法

权利要求书

1.一种用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路的控制方法，其特征在于，短路电流最大功率点跟踪电路包括无输入电容主电路；所述无输入电容主电路包括温差发电器和Boost升压电路；所述温差发电器的等效电路为恒电压源V_oc与内阻R_in的串联；所述温差发电器的等效电路输出端与Boost升压电路输入端连接；所述Boost升压电路包括电感L₁；所述电感L₁的一端与内阻R_in的连接，其另一端与开关管S₁和开关管S₂的一端连接；所述开关管S₂的另一端分别与输出滤波电容C₁和负载R_L的一端连接；所述输出滤波电容C₁和负载R_L并联连接，且负载R_L的另一端与开关管S₁另一端和恒电压源V_oc一端连接；

所述电感L₁一侧设有用于采集电感电流的数字控制芯片；

所述数字控制芯片型号为STM32F407VET6；

还包括有输入电容主电路；所述有输入电容主电路包括无输入电容主电路，以及与无输入电容主电路Boost升压电路输入端连接的输入电容C₂和开关管S₃的串联支路，该串联支路的输出端分别与Boost升压电路输出端和恒电压源V_oc一端连接；

控制方法包括：

采集若干连续周期内电感L₁的电流值；

闭合开关管S₁，温差发电器为电感L₁充能，电感L₁电流上升，计算电感L₁电流上升阶段的变化率；

将电感L₁充电时的电路结构做诺顿等效变换，根据电感L₁电流上升阶段的电流值以及其电流的变化率、主开关管S₁导通模态等效电路的KCL方程，计算得到短路电流的表达式，

其中，I_SC为温差发电器的短路电流，L₁为变换器主电感的电感量，R_in为温差发电器的等效内阻，i_L为电感L₁电流，i’_L为电感L₁电流的一阶导数，在离散系统中，当采样周期较小时，可以用一阶差商近似替代其连续函数的一阶导数；

获取电感L₁任意两个时刻(a点与b点)的电感电流值，并计算所述两个电感电流值的一阶中心差商值，将两个所述一阶中心差商值带入短路电流的表达式，计算得到短路电流值，

其中，i_L(a)为a点电流值，i_L(b)为b点电流值，i’_L(a)为a点差商，i’_L(b)为b点差商；

计算电感L₁电流在若干周期内的均方根值，得到温差发电器的输出电流

i_TEG，并根据增量式PI控制调节开关管S₁的占空比，直至温差发电器的输出电流i_TEG等于短路电流I_SC的二分之一，即实现温差发电器最大功率的输出。

2.根据权利要求1所述的用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路的控制方法，其特征在于，所述电感L₁电流上升阶段的变化率的计算公式为：

其中，为电感L₁电流的导数，V_TEG为温差发电器的输出电压。

3.根据权利要求2所述的用于温差发电器的短路电流最大功率点跟踪电路的控制方法，其特征在于，所述电感L₁电流下降阶段的变化率的计算公式为：

其中，Vo为负载两端电压。