發(fā)布時(shí)間：2021-02-03 03:06

　　我國(guó)全面進(jìn)入人工智能時(shí)代,新能源的到來(lái)為常規(guī)電源和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多且尺寸較小,頻繁更換電池不切實(shí)際,傳統(tǒng)電池的廢棄和回收也易對(duì)環(huán)境造成污染。如何高效收集、轉(zhuǎn)化新能源為傳感節(jié)點(diǎn)供電,是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)低功耗設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文從理論仿真、電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)測(cè)試三方面進(jìn)行探討,提出一種低壓自啟動(dòng)式復(fù)合電源管理電路。首先分析光伏電池、鋰電池、微型燃料電池的輸出特性,建立PV模型并融合管理策略,搭建輸入功率200m W的復(fù)合電源管理系統(tǒng)級(jí)仿真模型。仿真結(jié)果表明:該系統(tǒng)模型可快速響應(yīng)環(huán)境因子變化且續(xù)航穩(wěn)定。結(jié)合仿真數(shù)據(jù)和各傳感設(shè)備的功率需求,按照能量收集-存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)化的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以光伏電池作為啟動(dòng)源,微型燃料電池為后備電源,采用數(shù)字邏輯控制設(shè)計(jì)方法搭建低壓?jiǎn)?dòng)電源管理硬件電路。然后根據(jù)復(fù)合能源間的工作特異性,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部多路能量流動(dòng)管理,完成了在不同光照環(huán)境下電源間切換仲裁。通過改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)、板載鋰離子電池并修正微矩形J32H-21ZK-I接口滿足電流承載需求,優(yōu)化板集成度提高24.26%,高度降低50%。最后完成系統(tǒng)測(cè)試與仿真結(jié)論對(duì)比,證實(shí)仿真模型的準(zhǔn)確性。經(jīng)測(cè)試,系... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙輸入雙向DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[20]

-4-圖1-2射頻能量與熱能復(fù)合電源管理電路框圖[21]2010年，泰國(guó)的ViboonChunkag等人對(duì)比多種能源混合后提出質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、超級(jí)電容和光伏電池復(fù)合能源的管理電路[23]，為管理電源與負(fù)載之間的能量路徑共設(shè)置三種運(yùn)行模式：充電模式、放電模式和存儲(chǔ)模式，該系統(tǒng)相比于兩種能源復(fù)合的效率大幅度提升，仿真結(jié)果表明混合電源比單一能源管理雖為復(fù)雜，但續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)，整體系統(tǒng)框架如圖1-3所示。圖1-3復(fù)合能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架[23]2012年，F(xiàn)engDanquin利用低功耗芯片收集到環(huán)境中由樹林?jǐn)[動(dòng)所產(chǎn)生的微弱能量[24]。2014年，PrijicA、VracarL等人使用凌力爾特LTC3108型號(hào)芯片搭配電源管理設(shè)計(jì)熱能收集電路，用來(lái)收集兩個(gè)鋁芯印刷板之間的熱能為自動(dòng)遙測(cè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電，在沒有熱源時(shí)節(jié)點(diǎn)的能源自主性比普通電路高達(dá)30%，

-4-圖1-2射頻能量與熱能復(fù)合電源管理電路框圖[21]2010年，泰國(guó)的ViboonChunkag等人對(duì)比多種能源混合后提出質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、超級(jí)電容和光伏電池復(fù)合能源的管理電路[23]，為管理電源與負(fù)載之間的能量路徑共設(shè)置三種運(yùn)行模式：充電模式、放電模式和存儲(chǔ)模式，該系統(tǒng)相比于兩種能源復(fù)合的效率大幅度提升，仿真結(jié)果表明混合電源比單一能源管理雖為復(fù)雜，但續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)，整體系統(tǒng)框架如圖1-3所示。圖1-3復(fù)合能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架[23]2012年，F(xiàn)engDanquin利用低功耗芯片收集到環(huán)境中由樹林?jǐn)[動(dòng)所產(chǎn)生的微弱能量[24]。2014年，PrijicA、VracarL等人使用凌力爾特LTC3108型號(hào)芯片搭配電源管理設(shè)計(jì)熱能收集電路，用來(lái)收集兩個(gè)鋁芯印刷板之間的熱能為自動(dòng)遙測(cè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電，在沒有熱源時(shí)節(jié)點(diǎn)的能源自主性比普通電路高達(dá)30%，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]循環(huán)經(jīng)濟(jì)視域下我國(guó)新能源技術(shù)發(fā)展研究[D]. 紀(jì)鵬.沈陽(yáng)師范大學(xué) 2019
[3]可再生能源收集嵌入式系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)[D]. 陳凱.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2018
[4]燃料電池系統(tǒng)建模與仿真研究[D]. 周鵬.華北水利水電大學(xué) 2018
[5]基于改進(jìn)的粒子群優(yōu)化雙卡爾曼濾波的鋰電池SOC估計(jì)方法[D]. 劉璐.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]防倒灌電流型安全電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李明.武漢大學(xué) 2017
[7]電動(dòng)汽車復(fù)合能源系統(tǒng)的研究[D]. 黃智奇.浙江大學(xué) 2016
[8]質(zhì)子交換膜燃料電池建模仿真與特性研究[D]. 劉樹良.武漢理工大學(xué) 2013
[9]面向μDMFC的復(fù)合微能源系統(tǒng)電源管理設(shè)計(jì)[D]. 鄒善亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3015801