最大功率点追踪方法及装置制造方法及图纸

最大功率点追踪方法及装置。该最大功率点追踪方法，包括下列步骤。以转换器根据责任周期信号执行功率转换操作，以将猎能器供应的输入功率转换为输出功率，其中转换器包括电感，流经电感的电流在储能期间增加并在释能期间减少。获得释能期间的长度。根据释能期间的长度调整责任周期信号以追踪输入功率或输出功率的最大功率点。

【技术实现步骤摘要】
最大功率点追踪方法及装置
本专利技术涉及一种应用于猎能器的最大功率点追踪方法及装置。
技术介绍
随着多个实体装置相互影响连接的物联网(InternetofThings，IoT)技术兴起，让实体装置能够有足够长的使用寿命成为重要的议题。而由于多数实体装置依靠电池，对于电池的需求大增，这将可能会导致环保议题。而目前已发展猎能技术(EnergyHarvesting)以降低对于物联网装置的电池需求，包括例如光伏电池(photovoltaiccell)、热电产生器(thermoelectricgenerator)、压电产生器(piezoelectricgenerator)等等的猎能器已被大量探讨与使用，尤其是光伏电池用于室内光猎能以及热电产生器用于常温猎能的技术。而为了有效对于以猎能器供电的系统充电，可以使用最大功率点追踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)技术以控制猎能器输出最大功率，进而提高猎能效率并缩短充电时间。
技术实现思路
本专利技术涉及最大功率点追踪方法及装置。根据本专利技术的一实施例，提出一种最大功率点追踪方法，包括下列步骤。以转换器根据责任周期信号执行功率转换操作，以将猎能器供应的输入功率转换为输出功率，其中转换器包括电感，流经电感的电流在储能期间增加并在释能期间减少。获得释能期间的长度。根据释能期间的长度调整责任周期信号以追踪输入功率或输出功率的最大功率点。根据本专利技术的一实施例，提出一种最大功率点追踪装置，包括转换器及控制器。转换器经配置以根据责任周期信号执行功率转换操作，以将猎能器供应的输入功率转换为输出功率，其中转换器包括电感，流经电感的电流在储能期间增加并在释能期间减少。控制器经配置以获得释能期间的长度，并根据释能期间的长度调整责任周期信号以追踪输入功率或输出功率的最大功率点。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下：附图说明图1绘示依照本专利技术一实施例的最大功率点追踪方法的流程图。图2A绘示一种猎能器的一个范例最大功率点，例如光伏电池。图2B绘示一种猎能器的一个范例最大功率点，例如热电产生器。图3绘示依照本专利技术一实施例的最大功率点追踪装置的示意图。图4A绘示一种范例降压转换器操作在储能期间的示意图。图4B绘示一种范例降压转换器操作在释能期间的示意图。图5A绘示一种范例升压转换器操作在储能期间的示意图。图5B绘示一种范例升压转换器操作在释能期间的示意图。图6绘示流经转换器电感的电流的一种范例波形示意图。图7绘示依照本专利技术一实施例的一种范例转换器结构的示意图。图8绘示依照本专利技术一实施例包括计数器的控制器结构的示意图。图9绘示依照本专利技术一实施例包括积分器的控制器结构的示意图。图10绘示依照本专利技术一实施例控制器的电路实作示意图。图11A～图11D绘示依照本专利技术一实施例的MPPT扰动与观察程序示意图。图12A绘示依照本专利技术一实施例的多输入转换器操作在储能期间的示意图。图12B绘示依照本专利技术一实施例的多输入转换器操作在释能期间的示意图。图13绘示依照本专利技术一实施例的流经多输入转换器的电感的电流波形示意图。【符号说明】10：最大功率点追踪装置110、EHX：猎能器120：转换器120d：降压转换器120u：升压转换器121：电感122、136：比较器123、124：晶体管126：储存单元130：控制器131：积分器电路132：临界触发电路133：计数器电路134：MPPT控制器135：脉冲宽度调制电路C、C1、CIN、COUT：电容D1：二极管IEH：猎能器输出电流IIN：输入电流IL1：电感电流IOUT：输出电流L1、LCEM：电感M1、MN1、MP1：晶体管MIG、MIS、MIX、MOG、MOS、MOX：开关MPP：最大功率点PEH：猎能器输出功率PIN：输入功率POUT：输出功率S100：以转换器根据责任周期信号执行功率转换操作，以将猎能器供应的输入功率转换为输出功率S102：获得释能期间的长度S104：根据释能期间的长度调整责任周期信号以追踪输入功率或输出功率的最大功率点TRES：时间信息信号tS，EH1、tS，EH2、tS，EH3：储能期间tR，EH1、tR，EH2、tR，EH3：释能期间VOP1、VOP2、VOP3、VOP4：操作电压VEH：猎能器输出电压VIN：输入电压VOUT：输出电压VINTEGRATED：累积电压VTHRESHOLD：临界电压具体实施方式图1绘示依照本专利技术一实施例的最大功率点追踪方法的流程图，此方法包括下列步骤。步骤S100：以转换器根据责任周期信号(dutycyclesignal)执行功率转换操作，以将猎能器供应的输入功率转换为输出功率，其中转换器包括电感，流经电感的电流在储能(energy-storing)期间增加并在释能(energy-releasing)期间减少。步骤S102：获得释能期间的长度。步骤S104：根据释能期间的长度调整责任周期信号以追踪输入功率或输出功率的最大功率点。在一实施例中，猎能器可以是光伏电池、热电能源、燃料电池、直流类型猎能器、或交流类型猎能器耦接整流器。举例而言，光伏电池及热电能源可归属于直流类型猎能器。而藉由引入将交流电转换为直流电的整流器，上述方法亦能应用于交流类型猎能器。交流类型猎能器可包括电动产生器(electro-dynamicgenerator)、压电猎能器、或射频天线。关于光伏电池以及热电产生器的最大功率点请参考图2A及图2B。图2A绘示一种猎能器的一个范例最大功率点，图2A的上半部绘示一种猎能器输出电流IEH对输出电压VEH的特征曲线，图2A的下半部绘示此猎能器对应的输出功率PEH对输出电压VEH的特征曲线。在同一图中所绘示的两个不同曲线代表两种不同操作条件，例如不同温度、压力、或照明程度。可从图中看出当猎能器的输出电压VEH越大，输出电流IEH就越小。当猎能器的输出电压VEH设定在一个操作电压VOP1(或VOP2)时，输出功率PEH在对应条件到达最大功率值PMAX1(或PMAX2)，此操作点称为最大功率点(MPP)。类似地，图2B绘示一种热电产生器或光伏电池的一个范例最大功率点，同一图中的所绘示的两个不同曲线代表两种不同操作条件。输出电流IEH随着输出电压VEH增加而降低，当猎能器的输出电压VEH设定在一个操作电压VOP3(或VOP4)时，输出功率PEH在对应条件到达最大功率值PMAX3(或PMAX4)。最大功率点追踪方法的目标即是找到如图2A以及图2B所示的最大功率点。图3绘示依照本专利技术一实施例的最大功率点追踪装置的示意图。最大功率点追踪装置10包括转换器120及控制器130。转换器120经配置以根据责任周期信号执行功率转换操作，以将猎能器110供应的输入功率PIN转换为输出功率POUT，其中转换器120包括电感121，流经电感121的电流在储能期间增加并在释能期间减少。控制器130经配置以获得释能期间的长度，并根据释能期间的长度调整责任周期信号以追踪输入功率PIN或输出功率POUT的最大功率点。如图3所示控制器130耦接转换器120，其中控制器130与转换器120之间的连接可以包括多于一条线路。举例而言，控制器130可提供责任周期信号至转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种最大功率点追踪方法，包括：转换器根据责任周期信号执行功率转换操作，将猎能器供应的输入功率转换为输出功率，其中该转换器包括电感，流经该电感的电流在储能期间增加并在释能期间减少；获得该释能期间的长度；以及根据该释能期间的长度调整该责任周期信号以追踪该输入功率或该输出功率的最大功率点。

【技术特征摘要】
1.一种最大功率点追踪方法，包括：转换器根据责任周期信号执行功率转换操作，将猎能器供应的输入功率转换为输出功率，其中该转换器包括电感，流经该电感的电流在储能期间增加并在释能期间减少；获得该释能期间的长度；以及根据该释能期间的长度调整该责任周期信号以追踪该输入功率或该输出功率的最大功率点。2.如权利要求1所述的最大功率点追踪方法，还包括：在该释能期间维持该电感两端的电压差。3.如权利要求1所述的最大功率点追踪方法，其中根据该释能期间的长度调整该责任周期信号还包括：根据该释能期间的长度调整该责任周期信号的责任周期。4.如权利要求1所述的最大功率点追踪方法，其中该转换器包括直流-直流转换器。5.如权利要求1所述的最大功率点追踪方法，其中该转换器是降压转换器、升压转换器、升降压转换器、顺向转换器、返驰式转换器、SEPIC转换器、或转换器。6.如权利要求1所述的最大功率点追踪方法，其中该猎能器是光伏电池、热电能源、燃料电池、直流类型猎能器、或交流类型猎能器耦接整流器。7.如权利要求1所述的最大功率点追踪方法，其中获得该释能期间的长度还包括：以零电流传感器产生时间信息信号，该零电流传感器耦接该电感，其中该时间信息信号相关于该释能期间。8.如权利要求7所述的最大功率点追踪方法，其中该零电流传感器包括电容。9.如权利要求7所述的最大功率点追踪方法，其中获得该释能期间的长度还包括：以计数器计算该计数器在该释能期间所产生的脉冲数目。10.如权利要求7所述的最大功率点追踪方法，其中获得该释能期间的长度还包括：响应于该时间信息信号增加累积电压；比较该累积电压及临界电压；以及响应于比较该累积电压及该临界电压步骤的比较结果执行计数操作。11.一种最大功率点追踪...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昭仁，林静如，金秀奂，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，英特尔公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71