發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 17:25

　　 能源是使社會(huì)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(biāo)準(zhǔn)的考慮,使用可再生環(huán)境能源作為通訊節(jié)點(diǎn)的能源供應(yīng)成為潮流。微型復(fù)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(shí)現(xiàn)一個(gè)響應(yīng)時(shí)間能達(dá)到5ms以內(nèi),系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到80%以上,系統(tǒng)輸出電流能到達(dá)50mA輸出電壓水平能達(dá)到近似3.3V的一個(gè)微型復(fù)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(jìn)行研究,建立復(fù)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(jì)工作,分別進(jìn)行管理電路前后的測試驗(yàn)證設(shè)計(jì)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(fù)合能源電源管理系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì),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?zé)o法適應(yīng)負(fù)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(xì)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(jìn)行系統(tǒng)測試,得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到82%,響應(yīng)時(shí)間達(dá)到170ns,動(dòng)態(tài)判斷能源輸入的微型復(fù)合能源電源管理系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了作為電源供給無線通訊節(jié)點(diǎn)使用的功能。本文實(shí)現(xiàn)的微型復(fù)合能源電源管理系統(tǒng)高效高響應(yīng),達(dá)到指標(biāo)需求,具有良好的穩(wěn)定性,能夠適應(yīng)各情況環(huán)境下負(fù)載的需求正常工作。本系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充兼容性,未來對于各無線通訊節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用上可以裝配適應(yīng)的該系統(tǒng)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK018;TM91
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)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(jí)電容器/電池合能量存儲(chǔ)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(dá) 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(jìn)行電源供電，選擇與超級(jí)電容器混合，同等體積下超級(jí)電容器的功率要遠(yuǎn)于鋰離子電池，能達(dá)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(fù)載情況輸出，完成了一個(gè)可加速的能量存儲(chǔ)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(gè)可以有效提取來自太板、熱電發(fā)電機(jī)充電電池和超級(jí)電容器的一個(gè)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(jí)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(shí)能8%的效率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到了能源復(fù)用的作用并達(dá)到了很高的指標(biāo)。

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(gè)可以有效提取來自太板、熱電發(fā)電機(jī)充電電池和超級(jí)電容器的一個(gè)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(jí)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(shí)能98%的效率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到了能源復(fù)用的作用并達(dá)到了很高的指標(biāo)。
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本文編號(hào)：2891749