本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡太陽能電源管理電路設計　出處：《吉林大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 線傳感器網(wǎng)絡(WSN) 最大功率點跟蹤(MPPT) 模糊邏輯 DCDC STM8L

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)在我國的大力發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢之一——無線傳感器網(wǎng)絡,在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進程中扮演著越來越重要的角色,被人們越來越廣泛的應用于日常生活中的數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制等方面。通常無線傳感網(wǎng)絡的節(jié)點大致由傳感器電路、微控制器電路、無線通信電路、電源供電電路這四部分構(gòu)成。在節(jié)點電路中,電源通常是電池供電方式,供電電路往往決定著無線傳感器節(jié)點的工作壽命周期,是節(jié)點電路中的重要組成部分。目前,若采用大容量的干電池作為無線傳感器節(jié)點的電源,干電池電量會很在運行一端時間后消耗殆盡。因此采用能量有限的干電池供電方式,則會導致更換電池的工作會造成人力和維護的成本很大。然而,若無線傳感器節(jié)點采用太陽能供電的方式,對于那些在戶外工作的無線傳感器節(jié)點,該方式能常年持續(xù)供電,不用更換電池,同時太陽能作為綠色能源,具有環(huán)保節(jié)能,無污染,易維護的特點。目前人們廣泛的在無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的電源電路中采用太陽能供電的方式。 對于太陽能電源管理電路,它包含由太陽能電池板模塊,充放電管理電路和蓄電池模塊這三部分,對它進行電路設計的關(guān)鍵問題有下述兩個方面。從電路功能的角度,在充電方面,電源管理電路需要實時監(jiān)測電池的充電電流和電池端電壓,避免因為過度充電而導致電池損壞,發(fā)生漏液等現(xiàn)象；在放電方面,需要對電池作放電保護,在線監(jiān)測電池端電壓,以防止因為過度放電而導致電池損壞。從能量充分利用的角度,太陽能電源管理電路還要能實時跟蹤太陽能電池板的最大功率點(MPPT),達到最大限度的充分利用太陽能電池板輸出能量。太陽能電池板的輸出能量經(jīng)過DCDC轉(zhuǎn)換后用于給電池和超級電容進行充電,DCDC電路的輸出能量可以通過電源管理電路進行合理的存儲,以達到對系統(tǒng)的輸入能量和輸出能量都進行最大限度的利用。 本文設計了一種能源利用率較高的太陽能電源管理電路,該電源管理電路采用電池和超級電容兩級能量存儲機制來實現(xiàn)對太陽能電池板輸出能量的合理分配,達到對電池的最優(yōu)充電保護,以保證該系統(tǒng)能夠長壽命工作,而不需要更換電池。 本文還提出一種通過控制DCDC變換器輸出最大電流的方法跟蹤太陽能電池板的最大功率點,在該方法基礎上將模糊邏輯控制理論應用于太陽能電源管理電路進行智能化充放電管理。建立了DCDC電路的數(shù)學模型,通過Matlab理論推導證明了通過控制得到最大輸出電流的方法跟蹤最大功率點的可行性。針對上述模型,采用STM8L型超低功耗單片機控制Sepic變換器電路構(gòu)成電源管理電路。較好的實現(xiàn)了跟蹤3W小功率電池板的最大功率點,對儲能元件蓄電池的恒流恒壓充電控制以及過充過放保護控制。實驗結(jié)果證實了通過采樣最大輸出電流的方法跟蹤最大功率點在理論上的合理性和正確性,實現(xiàn)了太陽能電源管理電路的最優(yōu)充電和放電控制。論文中設計的電源管理電路應用在基于無線傳感器網(wǎng)絡的介質(zhì)損耗在線測量項目中,電源管理電路轉(zhuǎn)換的效率達到80%以上,電源管理電路的靜態(tài)工作電流小于1mA,在不同的溫度和光照強度下,電源管理電路可以智能地根據(jù)環(huán)境條件對系統(tǒng)進行最大功率點跟蹤和動態(tài)的電源管理,實驗結(jié)果證實電路成本低廉,且穩(wěn)定性、可靠性很高。
[Abstract]:With the development of Internet of Things in our country , one of the nerve endings of Internet of Things has played an increasingly important role in the development of Internet of Things . The invention relates to a solar power supply management circuit , which comprises three parts of a solar cell panel module , a charge - discharge management circuit and a storage battery module . The invention designs a solar power supply management circuit with high energy utilization rate , which adopts a two - stage energy storage mechanism of a battery and a super capacitor to realize the reasonable distribution of the output energy of the solar panel , thereby achieving the optimal charging protection for the battery so as to ensure that the system can work in a long life without replacing the battery . The maximum power point of a solar panel is tracked by controlling the output maximum current of the DCDC converter . The fuzzy logic control theory is applied to the intelligent charge and discharge management of the solar power supply management circuit .

【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TM914.4

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜冬梅;何青;張志;;無線傳感器網(wǎng)絡能量收集技術(shù)分析[J];微納電子技術(shù);2007年Z1期

2 毛賢仙,項文敏,唐征;太陽能光伏系統(tǒng)用VRLA電池技術(shù)性能探討[J];蓄電池;2003年01期

3 彭愛平;郭曉松;蔡偉;譚立龍;;無線傳感器網(wǎng)絡能量管理研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年08期

4 胡冠山;姚彥青;;無線網(wǎng)絡傳感器能量收集管理技術(shù)[J];傳感器世界;2006年03期

5 雷元超,陳春根,沈駿,黃躍杰,陳國呈;光伏電源最大功率點跟蹤控制方法研究[J];電工電能新技術(shù);2004年03期

6 孫園園;肖華鋒;謝少軍;;太陽能電池工程簡化模型的參數(shù)求取和驗證[J];電力電子技術(shù);2009年06期

7 潘雷雷;李國麗;胡存剛;;新型占空比直接控制的光伏MPPT研究[J];電氣傳動;2011年07期

8 王章權(quán);裘楊杰;;帶MPPT控制的光伏充電控制器的設計[J];電氣電子教學學報;2011年06期

9 曹旭;葉建華;傅培洋;;基于模糊控制的最大功率點跟蹤[J];上海電力學院學報;2012年03期

10 廖志凌;劉國海;梅從立;;一種改進的硅太陽能電池非線性工程數(shù)學模型[J];江蘇大學學報(自然科學版);2010年04期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 趙清華;無線傳感器節(jié)點能量管理系統(tǒng)的研究[D];太原理工大學;2010年

，

本文編號：1426348