1 桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学 广西高校微电子器件与集成电路重点实验室, 广西 桂林 541004
针对传统TEG能量收集系统输入电压单一化与可用功率范围较窄的问题, 提出了一种适用于极性反转热电能量收集的升降压DC-DC转换器。采用双极性输入升降压拓扑结构, 能够自适应收集双极性输入热电能量, 并增加储能升降压回路, 有效拓宽了重载下可用功率范围, 保证输出电压稳定性, 并在轻负载时收集多余能量, 显著提高轻载转换效率, 保证系统续航能力。最大功率追踪方法采用结构简单、追踪效率较高的开路电压法。180 nm CMOS工艺仿真验证表明, 所提出的能量收集系统轻重负载条件下转换效率均高于85％, 最高转换效率为9326%(VTEG=500 mV, RS=210 Ω), 最大功率追踪效率达到9952％(VTEG=-600 mV), 电路最低工作输入电压为±25 mV, 且重负载下18 V输出电压纹波小于30 mV。
双极性输入 升降压 最大功率追踪 能量收集 bipolar input buck-boost maximum power tracking energy harvesting
南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
采用高压0.6 μm CMOS工艺,设计了一种可以同时对压电、光电进行高效收集的多源能量收集电源管理芯片。该收集芯片由光电接口电路、压电接口电路和DC-DC电路等单元构成。光电接口电路中采用全局最大功率追踪电路,减少了阴影对太阳能板收集光能的影响,提高了最大功率追踪效率。DC-DC电路中,采用导通时间可调、频率可调的控制模式,在更宽的输入功率范围内实现更高效率的同时保持输出端较小的电压纹波。仿真结果表明,该收集芯片的整体平均动态电流为7.6 μA,能量转换效率最高为91.2%。版图尺寸为9 623 μm×3 655 μm。
电源管理 能量收集 自适应导通时间 最大功率追踪 异步时钟信号控制 power management energy harvesting adaptive on-time maximum power tracking asynchronous clock signal control
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210522
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610000
2 苏州长光华芯光电技术股份有限公司, 江苏 苏州 215000
激光在空间进行实际传输的过程中存在不同障碍物遮蔽的情形, 这将影响激光无线能量系统的输出特性, 探究遮蔽度对光电转换效率所产生的影响则非常重要。通过6结等效二极管模型的理论模拟和实验研究了遮蔽度对6结激光能量转换芯片的性能影响。实验采用808 nm波长激光器作为光源, 针对五种功率下的4种遮蔽度情景, 对6结GaAs激光能量转换芯片的I-V曲线进行了实验测量, 得到了光电转换效率与遮蔽度的关系。实验结果表明, 光功率相同时, 随着遮蔽度增加, 6结激光能量转换芯片的短路电流、转换效率、开路电压减少。理论结果和实验结果一致。同时研究了存在遮蔽时, 通过优化电路给出一种有效获得更高功率的优化策略。理论上分析了优化后电路相对于串联电路可获得更高的最大功率点, 并且通过实验验证理论模拟的正确性。
6结激光能量转换芯片 遮蔽度 光电转换效率 优化电路 最大功率点 6-junction laser cells shade degree photoelectric conversion efficiency optimized circuit maximum power point
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究, 基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型, 实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制, 并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充电方法的特性, 提出了一种基于激光功率密度闭环信号控制的新型锂电池多阶段恒流充电方法。结果表明, 该方法不仅可以实现传统锂电池多阶段恒流充电效果, 而且节省了62.9%的光能, 系统转换效率提高了62.96%。该结果对研究高效率激光无线能量传输系统是有帮助的。
激光技术 激光无线能量传输 最大功率点追踪 多阶段恒流充电 闭环控制 系统效率 laser technique laser wireless power transmission maximum power point tracking multi-stage constant current charging closed-loop control system efficiency
1 西安石油大学电子工程学院，陕西 西安 710065
2 西安石油大学陕西省钻机控制重点实验室，陕西 西安 710065
不同清洗物所需的清洗频段不同，需要接入的超声波换能器也不同。为了提高超声波发生器对不同频段换能器的适应性，设计了一种由上位机进行频率给定、锁相环电路进行频率跟踪的闭环控制系统。 整个系统由STM32主控制器产生脉冲宽度调制(PWM)脉冲信号，控制EXB841优化驱动电路，驱动高频全桥逆变电路；通过阻抗匹配和输出电流的检测，保证作用于换能器输出的功率值最大。同时对于不同频段的超声波 换能器，需要调整给定输入，保持发生器在频率基准值的一定范围内进行频率跟踪。超声波换能器测试样机工作频率点为28.8?kHz，最大功率1?500?W，将本系统接入后谐振频率保持在28.8?kHz左右，输出功率近似为 最大值。经测试，该系统对于工作频率点为20~40?kHz的超声波换能器都具有较好的适应性。
输入给定 驱动优化 最大功率 频率跟踪 input given drive optimization maximum power frequency tracking 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 339
1 兰州交通大学电子与信息工程学院， 甘肃 兰州 730070
2 通号工程局集团北京研究设计实验中心有限公司， 北京 100070
提出了一种三段式变步长电导增量算法，通过设定步长调整系数的上、下限阈值，将工作步长分为三种模式，保证了在光照强度剧烈变化的情况下，系统仍能以较大步长运行，避免了传统电导增量法动态响应速度慢的问题。仿真结果表明，该算法可将系统的动态响应时间缩短至5~6 ms，且最大功率点附近的功率振荡明显减弱，系统的功率损失降低，跟踪精度得到提高。
光学器件 光伏阵列 最大功率点跟踪 电导增量算法 变步长 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 072301
燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室，河北 秦皇岛 066004
在光伏发电系统中，经常存在电池板局部被遮挡的情况，造成电池板出现多峰极值的现象。传统的最大功率点(MPPT)搜索方法常常会陷入局部极值，从而错过或丢失系统的全局最大功率点，甚至产生振荡导致系统输出不稳定。提出一种改进的蝙蝠算法(IBA)，并应用到太阳能阵列存在局部阴影条件下的最大功率点寻优控制中。通过混沌初始化，对群体的初始位置进行更新，增加种群的均匀性和遍历性；引入自适应惯性权重，使算法在优化前期具有较强的全局搜索能力，后期有较强的局部收缩能力，同时引入Levy 飞行来产生跳跃速度，跳出局部极值；引入动态收缩区间，有效地减小算法的搜索范围。以上改进，避免了种群受到局部极值的影响而过早收敛。光伏发电系统的仿真表明：在其受到局部遮挡而出现多峰极值的情况下，改进的蝙蝠算法能够快速找到全局最优点，并且精度高。
光伏阵列 最大功率点 局部极值 改进蝙蝠算法 混沌搜索 photovoltaic array maximum power point tracking local extremum improved bat algorithm chaos search strategy
1 重庆三峡学院信息与信号处理重点实验室, 重庆 404000
2 中国电力科学研究院新能源研究所, 北京 100192
3 葛洲坝能源重工有限公司光伏光热事业部, 北京 100102
光伏组件发电特性对优化光伏发电系统的发电效率具有重要意义。常见的光伏组件发电特性由理论仿真得到，其与实际应用有一定差距。采用光照传感器、温度传感器采集环境参数，采用电流计、电压计检测光生电流、反向截止电流、开路电压等参数，建立了光伏组件发电特性计算模型，实现了光伏组件的发电特性精确测试，得到不同环境参数下输出电压-输出电流、输出功率-输出电压的发电特性曲线。仿真和工程测试证明，基于上述特性曲线的光伏发电系统在进行最大功率控制时能够取得较好的效果，与理论值的误差小于1%。
光学器件 计算模型 环境参数采集 输出功率 最大功率点跟踪 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 112301
