電容式電場能收集裝置整流調理電路MPPT技術

4.整流調理電路MPPT 控制技術　　

為了控制集能電容輸出電流，并提高系統的穩定性，采用電流閉環反饋控制方式。將集能裝置輸出電容框進整流電路中，所示該系統控制框圖：

從圖5 和圖6 可以看出，當ac V 或R 變化時，最大功率點也會隨之變化， ac V 與空間電場的強度、方向、集能電容特性等因素相關，R 值則與集能電容的填充介質的材料，電力電子器件導通阻抗，開關頻率等條件有關，是否受電場強度大小和方向的影響，還需要進一步實驗加以驗證。如何在電場大小和方向均時刻變化的變電站電磁環境中快速的找到最大功率點，則成為MPPT 算法的關鍵。

根據公式(9)，如果測出集能電容等效電壓源電壓Vac與系統等效內阻R 的值，即可求出電路最大功率輸出點。但由于平板電容器供電時，其兩端電壓為Vac與等效內電容，內電阻電壓之和，所以Vac 在實際系統中很難直接測出，而R 的值會隨周圍溫度、濕度、電場等條件變化而變化，也很難直接測出。所以，需要一定的算法來實現該電路的MPPT 控制。　　

5.MPPT算法的實現　　

電場能集能裝置的MPPT 控制可以借鑒光伏系統。光伏系統中常用的MPPT 控制方法有：恒定電壓法，擾動觀察法，增量電導法等。由于本系統中控制為輸出電流，且最大功率點電流值隨電場強度、方向等因素變化很大，恒定電壓法并不適合于此控制。因此，本文選用擾動觀察法作為其MPPT 控制算法。擾動觀察法可以在系統參數R、ac V 未知的情況下，只需要測量電路電流等參數即可實現算法，具有采樣參數少、只需進行簡單的邏輯判斷，編程容易實現、系統穩定等優點。

電場能集能裝置擾動觀察MPPT 控制與光伏發電中擾動觀察MPPT 控制策略相類似。但不同的是，電場能集能裝置輸出為交流，輸入到電網的電流也是時刻變化，可光伏陣列輸出則為直流。因此，并不能像光伏發電MPPT 控制一樣進行實時的控制。設集能裝置等效電壓源電壓與輸出電流的瞬時值同相位，分別為：

6.仿真驗證

7 結論　　

在變電站無線傳感器供電的直流網絡中，電磁場能集能裝置整流調理電路始終工作于MPPT模式，即最大限度地向直流電網輸出功率。文中用于電容式電場能集能裝置MPPT 控制的整流調理電路拓撲，具有比其他電路拓撲更優越的性能，且該電路具有良好的電流跟蹤特性，適合運用于電場能集能裝置MPPT 控制技術。文中分析并給出電場能集能裝置輸出電流-并網功率( orms dc I ? P )曲線，并將擾動觀察法用于其MPPT控制。仿真結果證實了整流調理電路具有良好的電流跟蹤特性，且在等效電壓源ac V 與等效內阻R 變化時，MPPT控制算法均可有效地找到最大功率點，并在其附近的一個較小范圍往復達到穩態。仿真結果表明了文中電路拓撲性能的優越性與控制算法的有效性，為智能電網無線傳感器電場能供電的實用化打下基礎。