[发明专利]一种WSN节点自供电系统

权利要求书

1.一种WSN节点自供电系统，其特征在于，包括：光伏电池、MPPT模块、能量管理模块、降压稳压模块、节点模块以及控制模块；

所述MPPT模块包括第一检测电路、PWM扰动产生电路以及降压BUCK电路；所述第一检测电路与所述光伏电池的输出端电性连接；所述PWM扰动产生电路与所述第一检测电路电性连接，所述降压BUCK电路与所述PWM扰动产生电路的输出端电性连接；

所述能量管理模块包括锂电池、超级电容、第二检测电路、第三检测电路、第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路；所述降压BUCK电路的输出端通过所述第一开关电路与所述第二检测电路电性连接，所述第二检测电路与所述超级电容电性连接；所述降压BUCK电路的输出端通过所述第二开关电路与所述第三检测电路电性连接，所述第三检测电路与所述锂电池电性连接；所述锂电池通过所述第三开关电路与所述超级电容电性连接；

所述降压稳压模块与所述超级电容以及所述第一开关电路均电性连接，所述节点模块与所述降压稳压模块的输出端电性连接；

所述控制模块电性连接所述降压BUCK电路的输出端，获取电源；所述PWM扰动产生电路、所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路、所述第一检测电路、所述第二检测电路以及所述第三检测电路均与所述控制模块电性连接；所述控制模块通过所述第一检测电路检测所述光伏电池的实时输出电压和实时输出电流，所述控制模块通过所述第二检测电路检测所述超级电容的实时电压，所述控制模块通过所述第三检测电路检测所述锂电池的实时电压和实时充电电流；所述控制模块结合MPPT算法，并通过所述PWM扰动产生电路对所述光伏电池进行最大功率追踪；所述控制模块根据所述第一检测电路、所述第二检测电路以及所述第三检测电路的检测情况，控制所述第一开关电路、所述第二开关电路以及所述第三开关电路闭合或者断开。

2.根据权利要求1所述的一种WSN节点自供电系统，其特征在于：所述WSN节点自供电系统还包括通信模块，所述通信模块包括有线串口和无线串口，所述有线串口和所述无线串口均与所述控制模块电性连接，所述无线串口的型号为ANT-E31-TTL-50mW。

3.根据权利要求2所述的一种WSN节点自供电系统，其特征在于：所述通信模块还包括SWD下载接口，所述SWD下载接口与所述控制模块电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种WSN节点自供电系统，其特征在于：所述PWM扰动产生电路为半桥驱动器驱动电路，半桥驱动器的型号为IR2104。

5.根据权利要求1所述的一种WSN节点自供电系统，其特征在于：所述第一检测电路包括光伏电池输出电压检测电路和光伏电池输出电流检测电路；所述第三检测电路包括锂电池电压检测电路和锂电池输入电流检测电路；所述光伏电池输出电压检测电路和所述锂电池电压检测电路均为电阻和电容组成的分压电路，并与所述控制模块电性连接，所述光伏电池输出电压检测电路与光伏电池的输出端电性连接，所述锂电池电压检测电路与锂电池电性连接；所述光伏电池输出电流检测电路和所述锂电池输入电流检测电路均为电流放大电路，并分别设有第一电流检测放大器和第二电流检测放大器；所述第一电流检测放大器和所述第二电流检测放大器均与所述控制模块电性连接，所述第一电流检测放大器与所述光伏电池的输出端电性连接，所述第二电流检测放大器与所述第二开关电路电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种WSN节点自供电系统，其特征在于：所述第一电流检测放大器和所述第二电流检测放大器的型号均为MAX471。

7.根据权利要求1所述的一种WSN节点自供电系统，其特征在于：所述降压稳压模块包括型号为AMS1117-3.3的稳压芯片，所述稳压芯片与所述超级电容、所述第一开关电路以及所述节点模块电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种WSN节点自供电系统，其特征在于：所述控制模块为单片机控制电路，单片机的型号为STM32F103C8T6。

9.一种利用权利要求1-8任一所述的WSN节点自供电系统的能量管理方法，其特征在于，包括：

当光伏电池的实时输出电流≥第一阈值，且锂电池的实时电压≥第二阈值时，所述控制模块控制所述第一开关电路闭合、所述第二开关电路断开、所述第三开关电路断开；

当光伏电池的实时输出电流≥第一阈值，且锂电池的实时电压＜第二阈值时，所述控制模块控制所述第一开关电路闭合、所述第二开关电路闭合、所述第三开关电路断开；

当第三阈值≤光伏电池的实时输出电流＜第一阈值，且超级电容的实时电压≥第四阈值时，所述控制模块控制所述第一开关电路闭合、所述第二开关电路断开、所述第三开关电路断开；

当第三阈值≤光伏电池的实时输出电流＜第一阈值、超级电容的实时电压＜第四阈值，且锂电池的实时电压≥第二阈值时，所述控制模块控制所述第一开关电路闭合、所述第二开关电路断开、所述第三开关电路闭合；

当光伏电池的实时输出电流＜第三阈值，且超级电容的实时电压≥第四阈值时，所述控制模块控制所述第一开关电路断开、所述第二开关电路断开、所述第三开关电路断开；

当光伏电池的实时输出电流＜第三阈值、超级电容的实时电压＜第四阈值，且锂电池的实时电压≥第二阈值时，所述控制模块控制所述第一开关电路断开、所述第二开关电路断开、所述第三开关电路闭合；

其中，所述第一阈值为判定光照条件良好的临界值，所述第二阈值为判定锂电池储能充足的临界值，所述第三阈值为判定光照条件较弱的临界值，所述第四阈值为判定超级电容储能充足的临界值。