[发明专利]一种用于热电能量采集自供电无线传感器网络节点的MPPT方法

摘要

本发明公开了一种适用于热电能量采集自供电无线传感器网络(WSNs)节点的基于线性外推的直接调节和观察自寻优MPPT方法。该MPPT方法包括粗调和细调两步，先利用直接调节法进行粗调，然后用观察自寻优法进行细调。所述直接调节法首先通过仿真获得DC‑DC升压电路和WSNs节点总阻值R与DC‑DC升压电路开关管控制PWM信号的占空比D之间的函数关系D(R)；然后，基于D(R)构建直接调节法MPPT控制模块，计算所需PWM信号的占空比D。所述观察自寻优法首先利用线性外推法计算TEG内阻Rin，然后通过测量电压、电流，计算DC‑DC升压电路和WSNs节点等效电阻R，之后计算功率情况参数λ(λ＝R/Rin)，再按照λ值所在区间对PWM的占空比D进行调节。所述基于线性外推的直接调节和观察自寻优MPPT方法能在保证输出功率的情况下，有效地提高了追踪速率，克服了传统MPPT方法的缺点，在保证稳定性的情况下兼顾了最大功率追踪的快速性和高效性。

主权项

1.一种适用于热电能量采集自供电无线传感器网络(WSNs)节点的基于线性外推的直接调节和观察自寻优MPPT方法，其特征在于通过如下方法实现：构建TEG模块和DC‑DC升压电路及WSNs节点等效电阻的电路模型。在给定负载元件阻值的情况下，通过仿真计算，获得DC‑DC升压电路和WSNs节点总阻值R与DC‑DC升压电路开关管控制PWM信号的占空比D之间的关系。取得R‑D原始数据后，对其进行拟合，得到其函数关系D(R)。然后，基于D(R)构建直接调节法MPPT控制模块。构建TEG内阻测量模块，该模块基于线性外推法对TEG内阻进行测量。然后，构建直接调节和观察自寻优法MPPT控制模块。先通过TEG内阻测量模块测量TEG内阻R_in，再把R_in代入D(R)中得到粗调的D_MPP结果D₁；在得到D₁后，应用观察自寻优法MPPT控制模块对系统进行细调，使其最终达到最大功率点(MPP)。