一种适用于压电能量获取的MPPT方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于压电能量获取的MPPT方法，应用于MPPT粗精环路控制电路，MPPT粗精环路控制电路包括：粗环路、精环路和控制电路；该方法包括：控制电路根据全局复位信号和全局时钟信号产生局部复位信号和时钟信号用于实现粗环路和精环路之间的切换和锁存，时钟信号包括第一时钟信号及第二时钟信号；粗环路使压电整流器的输出电压大幅度地增加或减小以快速跟踪到最大功率点附近；精环路使压电整流器的输出电压小幅度地增加或减小以精准地跟踪到最大功率点。本发明专利技术在进行最大功率点跟踪时，先控制粗环路进行快速跟踪，再控制精环路进行精准跟踪，同时保证了对最大功率点的跟踪速度和跟踪精度。跟踪速度和跟踪精度。跟踪速度和跟踪精度。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于压电能量获取的MPPT方法


[0001]本专利技术属于最大功率点跟踪
，具体涉及一种适用于压电能量获取的MPPT方法。

技术介绍

[0002]压电能量获取技术具有高功率密度、体积小等优点，十分适用于为无线传感器节点供电。当压电整流器的输出电压处于最大功率点时，压电整流器的输出功率达到最大。但压电能量的时变性会导致最大功率点变化，进而导致整流器的输出电压偏离最大功率点，减小了压电整流器的输出功率。因此，为了最大化压电能量获取接口电路的输出功率，对于压电能量源进行MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)是必不可少的。但传统的定步长MPPT方法存在跟踪速度与跟踪精度之间的折中问题，若跟踪步长大，则最终跟踪停止时，存在压电整流器的输出电压纹波较大因此跟踪精度低的问题，若跟踪步长较小，则存在跟踪速度慢的问题，在较长的跟踪时间内无法在最大功率点处传输功率，造成功率损失。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种适用于压电能量获取的MPPT方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0004]本专利技术提供了一种适用于压电能量获取的MPPT方法，应用于MPPT粗精环路控制电路，所述MPPT粗精环路控制电路与压电能量获取电路连接，用于调整压电能量获取电路中压电整流器的输出电压，使其跟踪到最大功率点电压；所述MPPT粗精环路控制电路包括：粗环路、精环路和控制电路；
[0005]所述适用于压电能量获取的MPPT方法，包括：
[0006]所述控制电路根据全局复位信号和全局时钟信号产生局部复位信号和时钟信号，用于实现所述粗环路和所述精环路之间的切换和锁存，其中，所述时钟信号包括第一时钟信号和第二时钟信号；
[0007]所述粗环路根据所述全局复位信号和所述第一时钟信号，对所述压电整流器的输出电压进行粗调节；
[0008]所述精环路根据所述局部复位信号和所述第二时钟信号，对所述压电整流器的输出电压进行精调节；
[0009]其中，所述粗环路的调节幅度高于所述精环路的调节幅度。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述粗环路包括依次连接的钟控比较器、第一开关控制电路和第一开关电容阵列；所述精环路包括依次连接的钟控比较器、第二开关控制电路和第二开关电容阵列；
[0011]所述粗环路和所述精环路共用一个钟控比较器；所述钟控比较器在所述全局时钟信号的每个上升沿时刻，比较所述压电整流器的输出电压和所述最大功率点电压的大小，
并产生比较信号。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述粗环路根据所述全局复位信号和所述第一时钟信号，对所述压电整流器的输出电压进行粗调节，包括：
[0013]所述第一开关控制电路根据所述全局复位信号、所述第一时钟信号和所述比较信号产生第一开关驱动信号；
[0014]所述第一开关驱动信号控制所述第一开关电容阵列中开关的闭合或断开，以增加或减小所述压电整流器的输出电压，实现对所述压电整流器的输出电压的粗调节。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述精环路根据所述局部复位信号和所述第二时钟信号，对所述压电整流器的输出电压进行精调节，包括：
[0016]所述第二开关控制电路根据所述局部复位信号、所述第二时钟信号和所述比较信号产生第二开关驱动信号；
[0017]所述第二开关驱动信号控制所述第二开关电容阵列中开关的闭合或断开，以增加或减小所述压电整流器的输出电压，实现对所述压电整流器的输出电压的精调节。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述第一开关电容阵列包括多组电容，多组电容的容值依次增大，其中，后一组电容容值为前一组电容容值的2倍，每一组电容通过相同容值的电容并联实现容值依次增大。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述第二开关电容阵列包括多组电容，多组电容的容值依次增大，其中，后一组电容容值为前一组电容容值的2倍，每一组电容通过相同容值的电容并联实现容值依次增大，所述第二开关电容阵列的电容的总容值与所述第一开关电容阵列的第一组电容的容值相同。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述控制电路包括死区控制电路、复位信号产生器、计数器和时钟选通电路；相应地，所述控制电路根据全局复位信号和全局时钟信号产生局部复位信号和时钟信号，用于驱动所述粗环路和所述精环路之间的切换和锁存，包括：
[0021]所述死区控制电路检测所述压电整流器的输出电压，若所述压电整流器的输出电压大于高最大功率点电压或小于低最大功率点电压，则产生死区输出信号；
[0022]所述复位信号产生器根据所述死区输出信号、所述全局复位信号、计数信号产生局部复位信号；
[0023]所述计数器对所述比较信号的上升沿计数，根据所述局部复位信号产生所述计数信号；
[0024]所述时钟选通电路根据所述计数信号对所述全局时钟信号进行选通，产生第一时钟信号和第二时钟信号，利用第一时钟信号和第二时钟信号实现所述粗环路和所述精环路之间的切换和锁存。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026]本专利技术的适用于压电能量获取的MPPT方法，利用粗、精双环路结构实现对压电整流器的输出电压的粗调节和精调节。其中，粗环路中的第一开关阵列可以大幅度地调节压电整流器的输出电压至最大功率点附近，具有快速响应的特点，精环路中的第二开关阵列在粗环路调节的基础上再小幅度地调节压电整流器的输出电压至最大功率点，具有高精度的特点，因此，在进行最大功率点跟踪时，同时具有高跟踪速度和高跟踪精度的优点，可以更好地最大化输出功率，提高了压电能量的收集效率。
[0027]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例提供的一种适用于压电能量获取的MPPT方法的示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例提供的MPPT粗精环路控制电路的结构示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例提供的MPPT粗精环路控制电路与压电能量获取电路的连接示意图；
[0031]图4是本专利技术实施例提供的粗环路的结构示意图；
[0032]图5是本专利技术实施例提供的精环路的结构示意图；
[0033]图6是本专利技术实施例提供的控制电路的结构示意图；
[0034]图7是本专利技术实施例提供的MPPT粗精环路控制电路启动时的波形示意图；
[0035]图8是本专利技术实施例提供的MPPT粗精环路控制电路正常工作时的波形示意图；
[0036]图9是本专利技术实施例提供的适用于压电能量获取的MPPT方法的仿真波形示意图。
具体实施方式
[0037]为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于压电能量获取的MPPT方法，其特征在于，应用于MPPT粗精环路控制电路，所述MPPT粗精环路控制电路与压电能量获取电路连接，用于调整压电能量获取电路中压电整流器的输出电压，使其跟踪到最大功率点电压；所述MPPT粗精环路控制电路包括：粗环路、精环路和控制电路；所述适用于压电能量获取的MPPT方法，包括：所述控制电路根据全局复位信号和全局时钟信号产生局部复位信号和时钟信号，用于实现所述粗环路和所述精环路之间的切换和锁存，其中，所述时钟信号包括第一时钟信号和第二时钟信号；所述粗环路根据所述全局复位信号和所述第一时钟信号，对所述压电整流器的输出电压进行粗调节；所述精环路根据所述局部复位信号和所述第二时钟信号，对所述压电整流器的输出电压进行精调节；其中，所述粗环路的调节幅度高于所述精环路的调节幅度。2.根据权利要求1所述的适用于压电能量获取的MPPT方法，其特征在于，所述粗环路包括依次连接的钟控比较器、第一开关控制电路和第一开关电容阵列；所述精环路包括依次连接的钟控比较器、第二开关控制电路和第二开关电容阵列；所述粗环路和所述精环路共用一个钟控比较器；所述钟控比较器在所述全局时钟信号的每个上升沿时刻，比较所述压电整流器的输出电压和所述最大功率点电压的大小，并产生比较信号。3.根据权利要求2所述的适用于压电能量获取的MPPT方法，其特征在于，所述粗环路根据所述全局复位信号和所述第一时钟信号，对所述压电整流器的输出电压进行粗调节，包括：所述第一开关控制电路根据所述全局复位信号、所述第一时钟信号和所述比较信号产生第一开关驱动信号；所述第一开关驱动信号控制所述第一开关电容阵列中开关的闭合或断开，以增加或减小所述压电整流器的输出电压，实现对所述压电整流器的输出电压的粗调节。4.根据权利要求2所述的适用于压电能量获取的MPPT方法，其特征在于，所述精环路根据所述局部复位...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帘曦，余莹，张宇翔，刘欣才，刘相宜，廖栩锋，
申请(专利权)人：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院，
类型：发明
国别省市：