[发明专利]微小功率太阳能自适应收集系统

说明书

本发明涉及一种微小功率太阳能自适应收集系统。包括依次连接太阳能电池、微功耗MPPT电路、蓄电池组；所述微功耗MPPT电路包括MCU、输入电压可控的DC/DC转换器、电流传感器，MPPT电路所有元件都是微功耗的，MCU根据电流传感器采集的输入电压可控的DC/DC转换器输出电流，采用微小功率太阳能收集自适应控制策略，输出相应占空比的PWM信号来控制太阳能电池的端电压，使太阳能能量最大化地传输到蓄电池组，实现微小功率太阳能的自适应收集。本发明能够实现微小功率太阳能的长期、充分、高效收集，且系统具有体积小、硬件成本低、施工简单等特点，可用于无线传感器节点，也适用于其他的微小功率太阳能收集场合，具有广阔的市场和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种微小功率太阳能自适应收集系统。

背景技术

无线传感器网络在科学研究、环境监测、国防军事、工农业生产、智能交通、医疗卫生、反恐抗灾等领域有非常广阔的应用前景。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的无线传感器节点组成的，这些节点一般由电池供电，且电池的容量一般不是很大。由于这些节点数量多、体积小，分布范围广，所处环境复杂，不能经常给电池充电或更换电池，所以一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用。太阳能作为可再生能源成为了节点能量补充的主要来源。受无线传感器节点体积的限制，节点的太阳能电池面积都较小，只能提供mW级的功率。要提高无线传感器节点的生存周期必须充分且有效地收集这种微小功率太阳能能量。这种微小功率太阳能收集技术除了用于无线传感器节点，也适用于其他微小功率太阳能收集场合，如太阳能手机充电等，具有广阔的市场和应用前景。

现有的太阳能收集方案主要用于大或较大功率(1W以上)太阳能的收集。其最大功率点跟踪(MPPT)电路是由分立元件构成的，体积大、功耗大；收集系统启动电压高(大于1.8V)，只能收集光照强度较高时的太阳能；另外，控制算法复杂，没有自适应能力。采用现有的方案来收集微小功率太阳能，会导致收集系统自身消耗的能量大于收集到的能量，出现能量“入不敷出”的情况。

现有的太阳能收集方案无法用于微小功率光伏能量的收集，原因主要有三点：(1)MPPT电路自身功耗较大，对尺寸很小的太阳能电池板应用现有的技术，会出现电路自身功耗大于所获取功率的情况，太阳能供电将失去意义；(2)MPPT电路中DC/DC转换器的启动电压较高，太阳能电池输出电压低时，如阴天或早晨、傍晚光照弱时，DC/DC转换器无法工作，无法收集这部分持续时间较长的能量，无法实现能量的充分收集；(3)不具有自适应功能，在光照强度突变时无法实现对最大功率点的及时有效跟踪。只有同时解决这三个方面的问题，才能充分、高效和长期稳定地收集微小功率的光伏能量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微小功率太阳能自适应收集系统，能够实现微小功率太阳能的长期、充分、高效收集，且系统具有体积小、硬件成本低、施工简单等特点，可用于无线传感器节点，也适用于其他的微小功率太阳能收集场合，具有广阔的市场和应用前景。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种微小功率太阳能自适应收集系统，包括依次连接太阳能电池、微功耗MPPT电路、蓄电池组；所述MPPT电路包括MCU、输入电压可控的DC/DC转换器、电流传感器，MPPT电路所有元件都是微功耗的，MCU根据电流传感器采集的输入电压可控的DC/DC转换器输出电流，采用微小功率太阳能收集自适应控制策略，实现用微小功率太阳能自适应收集。

在本发明一实施例中，所述输入电压可控的DC/DC转换器包括用于将太阳能电池输出电压进行升压的低启动电压同步升压转换模块、用于调节低启动电压同步升压转换模块输入电压的差分放大器模块。