能量采集系統(tǒng)環(huán)境能量轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)知識(shí)

表 1 顯示了來(lái)自不同能量轉(zhuǎn)換器的典型功率級(jí)別以及采集器的重要考慮因素。在一般情況下，大多數(shù)采集器都可以提供 ~10-50 µW/cm2 左右的平均功率。所獲功率的大小與采集器面積有關(guān)，并嚴(yán)重依賴于采集器的可用空間。利用一個(gè)太陽(yáng)能電池例子，我們可以描述出采集器的一些特性。太陽(yáng)能電池可以建模為一個(gè)與二極管并聯(lián)的電流源，如圖 1 所示。分流電阻對(duì)漏電建模，而串聯(lián)電阻對(duì)接觸電池電阻建模。

圖 1 光伏電池及其特性曲線的電氣模型

當(dāng)光線照在太陽(yáng)能電池上時(shí)，電池產(chǎn)生一個(gè)流過(guò)輸出端的電流 IPH。電池為開(kāi)路時(shí)，該電流在輸出端形成電壓 VOC。在開(kāi)路和短路兩種極端情況之間，電池產(chǎn)生功率。圖 1 中，紅色曲線表示太陽(yáng)能電池的電流對(duì)比電壓特性。照度增加，短路電流增加，并對(duì)電池開(kāi)路電壓產(chǎn)生微弱影響。從太陽(yáng)能電池獲得的功率在某個(gè)特定的電壓下達(dá)到最大，然后在該電壓任意一端逐漸下降。這就是電池的最大功率點(diǎn)。它與入射光及其他環(huán)境因素有關(guān)，例如：溫度等。由于其高阻抗特性，其他轉(zhuǎn)換器都具有類似的最大功率點(diǎn) (MPP) 特性。因此，如何選擇一種電源管理解決方案，讓其能夠工作在 MPP 下，是我們需要考慮一個(gè)的關(guān)鍵因素。