提高能效的自主供电系统智能控制算法模型建立与仿真

为解决太阳能电池为机器人系统提供能量效率低下的问题,文中设计开发一种提高能效的自主供电系统。其采用基于模糊逻辑扰动观测算法的智能MPPT充电控制器,该算法通过使用足够精确的预测和自适应算法克服了在功率波动与最大功率点跟踪时间固定等方面的缺点,提高了太阳能电池的效率。为了研究模糊逻辑器件在MPPT算法中的实现,文中在Matlab/Simulink环境下开发了该系统的仿真模型,包括太阳能电池、MPPT控制器、蓄电池和负载。仿真结果表明,MPPT技术的应用使太阳能系统能量产生量提高了23%;将模糊逻辑算法引入MPPT控制器大幅提升了最大功率点跟踪的速度,且抵消了电压波动,从而使功率不足减少了2%。     

基于STM32的MPPT光伏控制器设计

文章设计了一种光伏控制器,采用STM32F103RBT6单片机作为控制单元,采用降压式Buck变换电路作为控制主电路。控制器通过采集光伏板的输出电压和电流,计算输出功率,通过扰动观察算法保持充电功率的最大值,实现了最大功率点跟踪技术(Maximum Power Point Tracking, MPPT),提高光伏转换效率。文章加入温度检测,实现温度补偿,动态调整控制程序充放电阈值,防止蓄电池过充过放,提高蓄电池利用率。     

自适应单纯太阳能路灯控制器的设计

基于改善季节性负载光伏太阳能路灯运行可靠性的目的,采用新一代自适应单纯太阳能供电路灯控制器设计的方法,通过功率调节,电量检测和剩余电量计算、组网功能等对蓄电池的充、放电以及路灯的开、关、最大功率跟踪等智能控制,提高了太阳能电池的转换效率,延长了蓄电池的使用寿命,降低产品造价。得到了自适应单纯太阳能供电路灯控制器是提高季节性负载光伏太阳能路系统可靠性保证的结论。     

太阳能、市电互补LED路灯控制器研究

文章介绍了一种光电互补LED路灯控制器,该控制器控制太阳能电池板对蓄电池组充放电,实时检测蓄电池容量,并用光电互补方式对负载供电。同时阐述了太阳能LED路灯采用光电互补技术,既能提高可靠性,又能降低成本,是目前解决太阳能LED路灯照明的最佳选择,并根据LED路灯负载计算了蓄电池容量和太阳能电池板容量的匹配关系。     

太阳能充放电控制器的设计

为了有效控制太阳能电池的输出率和蓄电池的充放电,设计了一种充放电控制器。系统由太阳能电池、控制器、蓄电池和半导体照明负载四部分组成。通过采集太阳能电池的电压、电流信号,调节PWM控制信号的占空比,实现对太阳能电池能量输出的最大功率点跟踪控制。在蓄电池充、放电过程中,采取断开回路、连接负载的方法来检测其端电压,有效地避免过充、过放情况的发生。     

基于电流控制的光伏太阳能充电器系统研究

提出一种基于电流控制的最大功率点跟踪方法用于光伏太阳能充电器,以DC/DC变换器中的Boost电路作为开关充电器,系统由一个光伏电池模块、一个基于Boost变换器开关电池充电器和电池组成.采用光伏电池输出电流控制实现系统的最大功率点跟踪,调整占空比,从而使太阳电池阵列输出功率最大,以输出稳定的电压对蓄电池进行充电,可以提高蓄电池使用寿命,有效地提高独立光伏系统的综合效率,降低整个系统的成本.     

两相两重斩波变换的半导体激光器电源研究

为了提高传统线性半导体激光器电源的电能转换效率、输出电流的动态响应以及对负载电压的自适应能力,采用两相两重斩波变换技术,设计了一种半导体激光器用2kW直流驱动电源。测试并分析了该电源在激光系统中的静态特性、动态特性以及两相两重斩波变换电流源的效率。结果表明,电源对负载电压自适应能力强,具有较好的矩形输出特性;直接驱动激光二极管模块时,该电流源的电能转换效率高达93%,输出电流0A~100A的上升、下降时间仅为0.5ms,电流纹波系数小于0.03%。     

±1%精度的功率计

在高可靠性系统中，功率计通过监测功耗，能够提供早期的热过载告警。功率监测尤其适合于那些负载电压和电流都变化的系统，如工业加热装置、电机控制器等。该功率计/控制器(图1所示)的原理是基于电流和电压的乘积，其典型精度优于1%。电流传感器(U2)测量输出电流，四象限模拟电压乘法器(U1和U3)产生输出电压和电流的乘积，可选的单位增益反相器(U4)将乘法器输出转变为同相输出。对于3V至15V之间的乘法器输入(J1和J2)，该乘法器具有最高的精度。由下式选择电流检测电阻RSENSE：这里，RSENSE的单位为欧姆，输出功率P的单位为瓦特。…     

基于包络检测的射频功率放大器平均效率提高技术

提出了一种基于包络检测的射频功率放大器平均效率提高技术。该技术通过片上集成的包络检测器检测输入信号强度,通过动态配置功率放大管的尺寸,并调节输出阻抗匹配网络优化负载阻抗,提高功率放大器在低输出功率下的效率,达到提高功率放大器平均效率的目的。电路采用0.18 μm CMOS工艺实现,后仿真结果表明,在高输出功率模式下,该射频功率放大器的输出1 dB压缩点为18.05 dBm,PAE为30.2%;在两档低输出功率模式下的输出1 dB压缩点分别为14.9 dBm和11 dBm,PAE分别为24.11%和17.1%。     

太阳能电池综合管理自动控制器

现有小型独立太阳能系统普遍存在的效率低、蓄电池寿命短、运行不稳定等问题,采用一种新型全自动控制器,可以实现太阳能电池最大功率点跟踪和蓄电池充电精确控制,满足小型独立太阳能系统在不同工作状态下的稳定运行。试验结果表明,应用此自动控制器的太阳能系统效率高、运行稳定,蓄电池寿命可延长1～2年。控制器实现了基于单片机PIC16F676的MPPT工作状态控制和蓄电池充放电智能管理。     

微通道散热大功率半导体激光器研究

基于GaInAs/AlGaAs应变量子阱大光腔结构激光器芯片和无氧铜微通道热沉,采用In焊料烧结工艺,制作了976nm大功率连续激光器单条。在20℃热沉冷却条件下,输入电流110A时,输出功率104.9W,电光转换效率达到最大值64%。输入电流300A时,输出功率276.6W,电光转换效率达到54.2%。对激光器单条的热阻以及特征温度进行了测试分析,根据分析结果模拟了激光器单条在大电流下的输出特性,模拟结果显示热饱和是限制激光器最大输出功率的原因。因此,为了提高大功率激光器的输出功率,需要进一步提高激光器的特征温度,并降低热阻以改善散热情况。     

基于半导体碟片腔内倍频的高功率490 nm激光器

报道了基于半导体碟片激光倍频实现的高功率青色(蓝绿光)激光，连续输出功率可达到4.8 W。通过半导体碟片热管理优化和金刚石热沉预金属化，获得了最大功率为22.5 W、光-光转换效率为42.7%的980 nm基频光输出。通过V型腔LBO(LiB₃O₅)晶体倍频实现了4.8 W 490 nm激光输出，总的光-光转换效率为15.4%，单位泵浦面积产生的蓝绿光光强为3.8 kW/cm²。     

自动气象站光伏控制器的设计

为解决自动气象站独立光伏供电系统充电效率低、输出单一的问题,同时提高电源的使用效率。在此利用bq24610芯片和ATmega16L单片机设计了一款具有输出±12V的新型光伏控制器。该控制器实时检测蓄电池端电压,采用合理并精确的充放电控制策略对蓄电池进行充放电,同时还具有过充过放保护、防反充保护功能,有效地保护了蓄电池和延长了蓄电池的使用寿命。通过实验测试和实际应用,验证了该控制器的设计合理性和系统稳定性。     

带有MPPT功能的高效率光伏电池升压转换器芯片

为了提高光伏电池的收集效率和环境适应性,提出了一种带有MPPT功能的高效率光伏电池升压转换器芯片。该电路系统包括新型四相高效电荷泵模块、扰动观察法MPPT控制电路模块、反馈控制模块、纳安级电流基准、检测电路模块等。该芯片采用0.35μm BCD工艺设计、仿真并流片。芯片尺寸为3.15 mm×2.43 mm。测试结果表明,当光伏电池输出电压大于0.5 V时,升压转换器芯片输出电压提升到3V_in,电压转换效率可达99.4%。MPPT算法使输出功率提升8.53%。当输出负载电流为297μA时,最宽输出PCE达到85.1%。该芯片实现了高效升压光伏电池输出电压的目标。     

智能光伏节电照明系统设计

针对现有太阳能系统普遍存在的效率低,寿命短,运行不稳定等问题,提出一种应用于太阳能照明系统的新型智能控制器。实现了基于芯片CN3717的蓄电池能量智能管理,芯片对蓄电池在不同状态下进行充电,延长了蓄电池的寿命,由光敏电路控制的负载电路也极大程度提高了蓄电池的使用效率,满足了太阳能照明系统在不同工作状态下的稳定运行与准确切换的要求,实验结果验证了该方案的有效性。     

交错并联磁集成Boost变换器在光伏发电系统中应用

文章采用了自适应模糊控制来跟踪光伏发电系统的最大功率输出点.自适应模糊控制算法比传统的模糊控制算法对如负载跳变、太阳能电池以及外部条件的改变具有更强的适应能力,能更准确的跟踪系统的最大功率输出点.光伏发电系统由太阳能电池、交错并联磁集成Boost变换器和自适应模糊控制器组成.采用交错并联磁集成技术可以减小电感的稳态相电流纹波,提高变换器的效率,同时还能提高光伏发电系统的暂态性能.自适应模糊控制方法对外界条件的改变具有更强的适应能力.最后使用了ORCAD软件对整个系统进行了仿真,并对负载突变和太阳能电池电流改变进行了仿真.仿真结果表明了采用自适应模糊控制算法可以提高光伏发电系统的总体性能.     

太阳能半导体照明系统控制器的研究与设计

在增量电导法的基础上提出一种改进的最大功率点跟踪算法.该算法在最大功率点两侧取不同变化步长,可减小在最大功率点附近的振荡,降低振荡造成的能量损失.设计了基于此算法进行最大功率点跟踪的太阳能半导体照明系统控制器,并进行了系统工作状态分析.控制器通过ATmega16单片机实现系统在不同工作状态间的切换和对蓄电池充放电的精确控制,提高了太阳电池的利用率,结合了太阳电池和半导体照明的优点.     

基于波长锁定泵浦单振荡级千瓦光纤激光器

采用976 nm锁波长激光二极管（LD）双向泵浦掺Yb全光纤激光器,单谐振腔输出1.2 kW近单模激光,总光光转换效率为70.8%,光束质量Mx21.03,My21.55,实验验证在千瓦功率量级内,正、反泵浦相互影响不明显。光纤激光器从阈值电流到最大电流范围内,输出功率随泵浦功率曲线基本线性,在1 kW功率下做8小时稳定性测试,稳定度在2%以下。激光器可在宽温度范围内工作,温度循环试验表明,输出功率随温度变化具有较好的一致性。     

CMOS开关电源中的节能控制器的设计与实现

传统节能控制器调控CMOS开关电源中,通过脉冲频率调制的方法实现开关电源负载情况进行控制,但是该方法无法解决负载电流的大规模波动问题,抗噪性能较低,节能控制效果较差。因此,设计并实现一种基于脉冲宽度调制的低功耗CMOS式开关电源节能控制器,该控制器融合脉冲宽度调制(PWM)和脉冲跨周期调制(PSM)进行负载控制。若反馈电压取值范围波动不大,则采用脉冲宽度调制,运行时钟下降沿并关停峰值电流,输出控制波形;若波动较大,则采用脉冲跨周期调制,避免控制波形的输出,使得功率开关管处于关断状态,降低功率开关管的损耗。实验结果表明,设计的节能控制器控制CMOS开关电源具有较好的输入电压调整率和负载调整率,最高转换效率可达98%,节能控制效果较好。     

ZL2008：数字DC-DC转换控制方案

Intersil公司的ZL2008是集成了3AMOSFET驱动器的数字DC／DC转换器控制器，具有电流共享功能，可以使多个器件并联到负载，具有非常高的电流需求量。自适应性能优化算法提高了电源转换效率。Zilker Labs Digital-DC技术实现了电源转换性能和电源管理特性的混合。