Energy management for thermoelectric generators based on maximum power point and load power tracking
Energy management for thermoelectric generators based on maximum power point and load power tracking
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基于最大功率点和负载功率跟踪的热电发电机能量管理
DOI：
10.1016/j.enconman.2018.09.040
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发表时间：
2018-12
影响因子：
10.4
通讯作者：
Xie Keren
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wu Shijun;Wang Shuo;Yang Canjun;Xie Keren
热电发电机可广泛应用于将热能直接转化为电能。在此，我们提出了一种用于TGS的能量管理系统，以实现高效的能量存储和使用。具体地说，我们既考虑了通常不稳定的发电，又考虑了由于TEGS冷热侧之间的温差可变而需要包括由电池和超级电容器组成的存储单元来提高系统性能的可变负载。超级电容器缓解了能量波动，减少了母线电压的瞬变，电池充当备用能源，在负载电力需求较高时储存能量并提供电力。此外，本文还提出了一种基于节点电压间隔的能量管理系统门限控制策略，将最大功率点跟踪(MPPT)和负荷功率跟踪(LPT)相结合，以维持系统各单元间的能量平衡。MPPT旨在提供有效的热能收集，而基于模糊逻辑的LPT用于在直流负载电力需求较低的情况下保持稳定的母线电压。实验结果表明，所提出的LPT方法能够调节直流负载功率的变化，平均误差为3.5%，在负载功率和电池荷电状态变化的情况下，能量管理是正确的。
Thermoelectric generators (TEGs) can be widely applied to directly convert thermal energy into electricity. Herein, we propose an energy management system for TEGs to achieve efficient energy storage and use. Specifically, we consider both the generally unstable power generation given the variable temperature difference between the hot and cold sides of TEGs and the variable load that requires the inclusion of a storage unit consisting of a battery and supercapacitor for improving the system performance. The supercapacitor mitigates energy fluctuations and reduces transients in the bus voltage, and the battery acts as a backup energy source, storing energy and delivering electricity when the load power demand is high. In addition, we propose a novel threshold control strategy based on the bus voltage intervals for the energy management system that incorporates maximum power point tracking (MPPT) and load power tracking (LPT) to maintain energy balance among the system units. MPPT aims to provide an efficient collection of thermal energy, and LPT based on fuzzy logic is used to maintain a stable bus voltage when the DC load power demand is low. The experimental results verify that the proposed LPT approach regulates the evaluated variations in DC load power with an average error of 3.5% and that the energy management properly operates under variable load power and battery state of charge.
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