[发明专利]一种用于能量收集的最大功率跟踪控制系统

说明书

本发明提供了一种用于能量收集的最大功率跟踪控制系统，包括依次连接的放大与补偿电路、开关管控制逻辑及驱动电路、开关电源变换器拓扑电路和输出电压反馈电路，还包括依次连接的最大功率跟踪控制时序产生电路、最大功率跟踪控制采样保持电路和多环路反馈复合型误差放大电路，本发明的最大功率跟踪控制系统利用最大功率跟踪控制时序产生电路产生一个周期性的窄脉冲信号，最大功率跟踪控制采样电路实现周期性采样，多环路反馈复合型误差放大电路实现多环路先复合再补偿，采用上述电路结构可以对能量收集器实现最大功率跟踪，并可应用于多种开关电源变换器拓扑结构，电路能够使能量收集器实现最大功率转换，并具有低功耗、小面积、可编程等优点。

技术领域

本发明属于自控设备领域，涉及能量收集的最大功率跟踪控制，具体涉及一种用于能量收集的最大功率跟踪控制系统。

背景技术

最大功率跟踪技术是微能量收集系统的关键技术，其主要功能就是实现对能量收集器的最大功率转换，具有显著的应用价值。

基于太阳能、热能等的能量收集器的功率传输的效率与其能量获得量及负载电子特性有关，若负载能够配合功率传输效率最高的负载曲线来调整，系统会有最佳的效率。功率传输效率最高的负载特性称为最大功率点。

现有技术中的能量收集电路中的开关式充电转换器的做法是采用恒流或恒压输出的方式收集能量。现有的用于能量收集的最大功率跟踪控制系统包括放大与补偿网络、开关管驱动电路、开关管变换器拓扑结构和输出电压反馈网络，输出电压通过电阻分压反馈到放大与补偿网络，并通过升压型或者降压型开关电源变换器拓扑结构对能量进行收集。这样做法的缺点是不能有效的捕获能量收集器的最大功率点，不能实现最大功率的跟踪转换。

即，现有的用于能量收集的控制系统通过控制电路在恒定的功率上对能量收集器收集到的能量进行整合后传输至外部能源储存设施，不能对能量收集器已经收集但超过此恒定功率的能量进行有效转换和输送。

因此，目前尤其缺少可以根据能量收集器输出功率的最大点进行跟踪，整合处理并输出至能量储存设施，即对能量收集器的最大输出功率进行跟踪并处理和传输所收集的绝大多数能源，避免因定压或者定流而导致能量收集器已收集的能量的损失，以保证对能量收集器已收集能源的有效利用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种用于能量收集的最大功率跟踪控制系统，以解决现有技术中的能量收集电路中的开关式充电转换器采用恒流或恒压输出而不能实现能量收集器的最大功率点跟踪的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种用于能量收集的最大功率跟踪控制系统，包括放大与补偿电路、开关管控制逻辑及驱动电路、开关电源变换器拓扑电路和输出电压反馈电路，还包括最大功率跟踪控制时序产生电路、最大功率跟踪控制采样保持电路和多环路反馈复合型误差放大电路；

所述的最大功率跟踪控制时序产生电路用于产生最大功率跟踪控制采样保持电路的开关S1的通断控制信号和输入开关管控制逻辑及驱动电路的时序信号；

所述的最大功率跟踪控制采样保持电路用于产生待复合反馈控制信号VFB1；

所述的开关电源变换器拓扑电路利用输入的驱动信号对能量收集器的输出电压进行调压，并输出给电压反馈电路和系统外能源存储设施；

所述的输出电压反馈电路用于产生待复合反馈控制信号VFB2并反馈至多环路反馈复合型误差放大电路；

所述的多环路反馈复合型误差放大电路用于将待复合反馈控制信号VFB1和待复合反馈控制信号VFB2信号以及外部输入的基准电压信号VR1和VR2经复合放大后产生复合控制信号，并传输至所述的放大与补偿电路；

所述的放大与补偿电路用于将复合放大后的复合反馈控制信号进行放大与补偿后输出至所述的开关管控制逻辑及驱动电路；