發(fā)布時間：2020-11-20 17:25

　　 能源是使社會蓬勃發(fā)展的必不可少的一部分,出于應對環(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、清潔能源汽車等領域具有廣泛的應用前景。本文旨在實現(xiàn)一個響應時間能達到5ms以內,系統(tǒng)轉換效率能達到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計工作,分別進行管理電路前后的測試驗證設計的合理性。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)電路板的設計,硬件上優(yōu)化電路布局,選擇相應元器件提高性能,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,軟硬件結合進行系統(tǒng)測試,得到系統(tǒng)轉換效率達到82%,響應時間達到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,達到指標需求,具有良好的穩(wěn)定性,能夠適應各情況環(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)點的應用上可以裝配適應的該系統(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;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;2017年03期

6 陰亞芳;花蕊;;便攜設備電源管理系統(tǒng)的設計[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)的設計[J];電源技術應用;2011年05期

相關博士學位論文 前1條

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

相關碩士學位論文 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)絡的物探電源管理系統(tǒng)設計[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)絡通信的多電源管理系統(tǒng)設計[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)的設計與實現(xiàn)[D];西安石油大學;2010年

本文編號：2891749