能源是使社會蓬勃發(fā)展的必不可少的一部分,出于應(yīng)對環(huán)境變暖、石油資源枯竭以及新能耗標準的考慮,使用可再生環(huán)境能源作為通訊節(jié)點的能源供應(yīng)成為潮流。微型復合能源電源管理系統(tǒng)將可再生能源和傳統(tǒng)能源綜合起來發(fā)揮它們各自最大的特性及優(yōu)勢,在通訊、軍事、清潔能源汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文旨在實現(xiàn)一個響應(yīng)時間能達到5ms以內(nèi),系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率能達到80%以上,系統(tǒng)輸出電流能到達50mA輸出電壓水平能達到近似3.3V的一個微型復合能源電源管理系統(tǒng)。首先對微能源工作原理及系統(tǒng)模塊工作原理進行研究,建立復合能源電源管理系統(tǒng)的基本框架。接著根據(jù)能源特性,完成各能源的電源管理電路的設(shè)計工作,分別進行管理電路前后的測試驗證設(shè)計的合理性。最后完成具有電流電壓檢測、鋰電池充電、切換能源輸出等功能的復合能源電源管理系統(tǒng)電路板的設(shè)計,硬件上優(yōu)化電路布局,選擇相應(yīng)元器件提高性能,通過限制充電電流的方式克服燃料電池無法適應(yīng)負載電流快速變化的局面;軟件上根據(jù)五種能源的不同特性,詳細分析能量管理決策過程,通過采集的電流電壓值完成電源切換過程,軟硬件結(jié)合進行系統(tǒng)測試,得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率達到82%,響應(yīng)時間達到170ns,動態(tài)判斷能源輸入的微型復合能源電源管理系統(tǒng),并實現(xiàn)了作為電源供給無線通訊節(jié)點使用的功能。本文實現(xiàn)的微型復合能源電源管理系統(tǒng)高效高響應(yīng),達到指標需求,具有良好的穩(wěn)定性,能夠適應(yīng)各情況環(huán)境下負載的需求正常工作。本系統(tǒng)具有良好的擴充兼容性,未來對于各無線通訊節(jié)點的應(yīng)用上可以裝配適應(yīng)的該系統(tǒng)。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK018;TM91
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.1 國外研究發(fā)展現(xiàn)狀在 2006 年美國的 Srdjan M.Lukic 等人就率先提出了 HEV 中超級電容器/電池合能量存儲系統(tǒng)的電源管理，Pba最高電壓為 2.75V，NiMH最高電壓為 1.5V，Li-ion高電壓為 4V，UC 最高電壓為 3V，輸入能源為直流，最大總功率約到達 19kW， 的充電狀態(tài)可以被提高到 100%以幫助加速，雙輸入雙向的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的拓如圖 1-1 所示[23]。雖然沒有采用可再生能源作為輸入能源，但是不再使用單一的池進行電源供電，選擇與超級電容器混合，同等體積下超級電容器的功率要遠于鋰離子電池，能達到近 20 倍以上，且其滿電的速度極其快，能滿足輸出電流常大的負載情況輸出，完成了一個可加速的能量存儲系統(tǒng)的電源管理。

圖 1-2 混合電源能量管理框圖[24]12 年，來自印度的 karthik kadirvel 等人研發(fā)了一個可以有效提取來自太板、熱電發(fā)電機充電電池和超級電容器的一個超低靜態(tài)電流充電器和電成電路[25]，僅 330nA 靜態(tài)電流，輸入電壓和功率分別為 330mV 和 5μW源是直流，充電器的效率與輸入電壓和輸入電流的關(guān)系如圖 1-3 所示，可用了超級電容器以及太陽能電池板的充電器的效率在輸入電壓 3V 時能8%的效率，遠遠大于直接用充電電池充電的情況，可以說充分利用了各性達到了能源復用的作用并達到了很高的指標。

圖 1-2 混合電源能量管理框圖[24]012 年，來自印度的 karthik kadirvel 等人研發(fā)了一個可以有效提取來自太板、熱電發(fā)電機充電電池和超級電容器的一個超低靜態(tài)電流充電器和電成電路[25]，僅 330nA 靜態(tài)電流，輸入電壓和功率分別為 330mV 和 5μW源是直流，充電器的效率與輸入電壓和輸入電流的關(guān)系如圖 1-3 所示，可用了超級電容器以及太陽能電池板的充電器的效率在輸入電壓 3V 時能98%的效率，遠遠大于直接用充電電池充電的情況，可以說充分利用了各性達到了能源復用的作用并達到了很高的指標。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張曉斌;張朋松;董延軍;;汽車電源管理系統(tǒng)測試臺的研究[J];機械與電子;2009年06期

2 顧曉莉;;車載低壓電源管理系統(tǒng)的研究[J];汽車實用技術(shù);2011年07期

3 汪學森;汪學慧;;電源管理系統(tǒng)及故障診斷[J];汽車維護與修理;2008年05期

4 ;德賽電池:鋰電池電源管理系統(tǒng)龍頭[J];股市動態(tài)分析;2014年10期

5 崔宏耀;;電動車汽車電源管理系統(tǒng)優(yōu)化研究[J];通信電源技術(shù);2017年03期

6 陰亞芳;花蕊;;便攜設(shè)備電源管理系統(tǒng)的設(shè)計[J];西安郵電大學學報;2014年03期

7 韓聃;張世林;毛陸虹;謝生;;基于標準CMOS工藝太陽能電池的微電源管理系統(tǒng)[J];傳感技術(shù)學報;2013年04期

8 孫航雨;楊迪青;;汽車電源管理系統(tǒng)簡介[J];汽車維護與修理;2019年09期

9 李貴蔚;;智能電源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];福建電腦;2019年10期

10 劉桓宇;;基于S5PC100的臂式計算機電源管理系統(tǒng)的設(shè)計[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2011年05期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 劉新天;電源管理系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)估計策略研究[D];中國科學技術(shù)大學;2011年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 張警文;微型復合能源電源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

2 陳錢;礦用鋰電源管理系統(tǒng)及電荷狀態(tài)估計研究[D];中國礦業(yè)大學;2019年

3 程志祥;基于測控網(wǎng)絡(luò)的物探電源管理系統(tǒng)設(shè)計[D];長江大學;2019年

4 劉蕊;電動汽車鋰電池電源管理系統(tǒng)設(shè)計與研究[D];河北工業(yè)大學;2016年

5 龔蔣;礦用鋰電源管理系統(tǒng)及檢測平臺設(shè)計研究[D];中國礦業(yè)大學;2018年

6 劉浩;嵌入式動力電池電源管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];中國民航大學;2017年

7 張文娜;基于英飛凌平臺的電源管理系統(tǒng)研制[D];西安電子科技大學;2011年

8 賈云峰;基于網(wǎng)絡(luò)通信的多電源管理系統(tǒng)設(shè)計[D];吉林大學;2016年

9 何鳳琴;多級電源管理系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];西安電子科技大學;2007年

10 侯銳;基于FC接口智能電源管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安石油大學;2010年

本文編號：2891749