[发明专利]一种基于最大功率点跟踪的压电振动能量采集系统

摘要

本发明公开了一种基于最大功率点跟踪的压电振动能量采集系统，包括相互连接的压电换能器和全桥整流电路，特点是还包括时序控制电路、最大功率点检测电路、Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器、Buck‑Boost单向DC/DC变换器、第一开关和第二开关；优点是该基于最大功率点跟踪的压电振动能量采集系统能能快速根据当前振动幅值调整电路采集状态，实现高效的压电振动能量采集，而且与整流器中负载的变化无关。

主权项

1.一种基于最大功率点跟踪的压电振动能量采集系统，包括相互连接的压电换能器和全桥整流电路，其特征在于还包括时序控制电路、最大功率点检测电路、Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器、Buck‑Boost单向DC/DC变换器、第一开关(S1)和第二开关(S2)，所述的时序控制电路分别与所述的第一开关(S1)、所述的第二开关(S2)、所述的最大功率点检测电路、所述的Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器连接，所述的第一开关(S1)与所述的全桥整流电路连接，所述的第二开关(S2)分别与所述的全桥整流电路、所述的最大功率点检测电路连接，所述的最大功率点检测电路与所述的Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器连接，所述的Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器与所述的全桥整流电路连接，所述的Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器上连接有储能电容(Csto)，所述的储能电容(Csto)与所述的Buck‑Boost单向DC/DC变换器连接，所述的Buck‑Boost单向DC/DC变换器的电压输入端与所述的Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器连接，所述的Buck‑Boost单向DC/DC变换器的电压输出端与负载连接，且所述的Buck‑Boost单向DC/DC变换器的电压输出端通过低压降稳压器LDO给所述的时序控制电路、所述的最大功率点检测电路和所述的Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器提供工作电源；所述的全桥整流电路包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)和滤波电容(Crect)，所述的第一二极管(D1)的正极和所述的第二二极管(D2)的负极相连后与所述的压电换能器相连接，所述的第一二极管(D1)的负极和所述的第三二极管(D3)的负极同时与所述的第一开关(S1)的第一接线端、所述的第二开关(S2)的第一接线端相连，所述的第三二极管(D3)的正极和所述的第四二极管(D4)的负极相连后与所述的压电换能器相连接，所述的第四二极管(D4)的正极和所述的第二二极管(D2)的正极接地，所述的滤波电容(Crect)的一端与所述的第一开关(S1)的第二接线端相连，所述的滤波电容(Crect)的另一端接地；所述的最大功率点检测电路包括第一运算放大器(U1)、第二运算放大器(U2)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第一电容(C1)和第一NMOS管(M1)，所述的第一电阻(R1)的一端分别与所述的第五二极管(D5)的正极、所述的第一运算放大器(U1)的反相输入端相连接，所述的第一电阻(R1)的另一端分别与所述的第二运算放大器(U2)的反相输入端、输出端相连接，所述的第五二极管(D5)的负极、所述的第六二极管(D6)的正极分别与所述的第一运算放大器(U1)的输出端相连接，所述的第六二极管(D6)的负极、所述的第一电容(C1)的一端、所述的第二电阻(R2)的一端分别与所述的第二运算放大器(U2)的同相输入端相连接，所述的第二运算放大器(U2)的输出端与所述的Buck‑Boost级联型双向DC/DC变换器相连接，所述的第一电容(C1)的另一端接地，所述的第二电阻(R2)的另一端与所述的第一NMOS管(M1)的漏极相连接，所述的第一NMOS管(M1)的源极接地，所述的第一NMOS管(M1)的栅极与所述的时序控制电路相连接，所述的第三电阻(R3)的一端、所述的第四电阻(R4)的一端分别与所述的第一运算放大器(U1)的同相输入端相连接，所述的第三电阻(R3)的另一端与所述的第二开关(S2)的第二接线端相连接，所述的第四电阻(R4)的另一端接地；所述的Buck‑Boost单向DC/DC变换器的输入电压为1～30V，输出电压为12V。