用于从输入源提取最大功率的方法和能量收集系统与流程

下述描述涉及使用基于人工智能(artificial intelligence，ai)算法的加速计算函数和估计函数，实时跟踪最大功率点(maximum power point，mpp)的方法以及使用所述方法的能量收集系统，更具体地，下述描述还涉及用于一种从输入源提取最大功率的方法，当用于提取最大功率的能量收集系统包括转换器、感测部分、ai计算器和电阻器部分时，所述方法包括：所述能量收集系统利用所述感测部分感测来自所述输入源的输入电压和输入电流，通过模数转换器(analog-to-digital converter，adc)块将对应于模拟值的所述输入电压和所述输入电流转换为数字值，并将数字值传输给ai计算器；所述能量收集系统利用所述ai计算器基于所述数字值计算输入功率，并基于所述输入功率获取用于提取最大功率的最优采样比；所述能量收集系统基于所述最优采样比控制电阻分压器比值，以使采样比与所述最优采样比相等；以及所述能量收集系统在基于所述最优采样比的采样操作完成之后，通过所述转换器执行调节操作。

背景技术：

1、现代社会正根据碳中和宣言，推动与减少碳使用量和提高可再生能源利用率相关的技术的发展。在可再生能源中，光伏能是在通过太阳能电池板从太阳接收光能并将光能转换成直流(direct current，dc)或交流(alternating current，ac)电压的过程中，作为电能而被传输和接收的能源，并且从消费者的角度而言，光伏能也是最可用的能源。其他收集源包括摩擦电和射频(radio frequency，rf)-dc能源，因此基于物联网(internet ofthings，iot)的系统基于多种能源，被设计为用于各种目的。

2、作为一种尽可能多地利用输入功率的技术，最大功率点跟踪(maximum powerpoint tracking，mppt)技术已被引入。当通过相应技术可以跟踪最大功率时，可以在同一时间内从能量收集源中提取并转移更多能源。

3、图1是示出的根据相关技术，开路电压和转换功率之间的关系的一组图表。

4、根据相关技术推导出开路电压和转换功率之间关系的结果表示，如图1a所示，可以在大多数开路电压的80％处提取最大功率，并基于此结果设计一种算法，从而建立一个系统。

5、然而，由于示出了现实生活中从收集源接收的能源与输出电压之间的关系，并再次推导出在每种情况下(例如，当太阳上升或落下时可以接收的电压和电流)相对于开路电压的80％的转换功率效率，可以看到在开路电压的80％处无法获得mpp，但是可以获得不同的mppt比值(参见图1b)。

6、因此，当针对开路电压的80％设计mppt算法，并且根据相关技术由转换器执行调节操作时，不可能提取最大功率，这种做法较为低效。此外，这也不符合为能量收集源建立高效的电能传输系统的基本目标。

7、现有的扰动和观测(perturbation and observation，p&o)算法涉及感测从能量收集源接收的输入电压和输入电流，并将功率与过去的功率进行比较，以跟踪mpp。然而，由于量化误差以及算法将最小功率点误判为mpp，在跟踪过程中存在效率低下的风险。

8、为解决这些问题，本申请人提出了一种使用基于人工智能(ai)算法的加速计算函数和估计函数，实时跟踪mpp的方法以及使用所述方法的能量收集系统。

技术实现思路

1、提供本技术实现要素：旨在以简化形式引入概念的选择，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。

2、下述描述不涉及简单地设置固定电压比值(例如，80％)，而是涉及通过基于人工智能(ai)算法的最大功率点跟踪(mppt)技术，估计50％至90％的mpp，并相应地执行采样，从而提高最大功率点(mpp)跟踪的准确度并使效率最大化。

3、下述描述还涉及通过ai模型估计和应用mppt比值(电压等)，来使能量收集源的发电过程中的低效率得以最小化，所述ai模型基于先前测量的输入功率和输出功率的数据进行训练，并基于最小化的低效率构建基于能量收集的发电系统。

4、本发明要实现的技术目的不限于上述技术目的，本领域其他技术人员将从下述描述中清楚地理解未描述的其他技术目的。

5、在一般方面，当用于提取最大功率的能量收集系统包括转换器、感测部分、ai计算器和电阻器部分时，从输入源提取最大功率的方法包括：所述能量收集系统利用所述感测部分感测来自所述输入源的输入电压和输入电流，通过模数转换器(adc)块将对应于模拟值的所述输入电压和所述输入电流转换为数字值，并将数字值传输给ai计算器；所述能量收集系统利用所述ai计算器基于所述数字值计算输入功率，并基于所述输入功率获取用于提取最大功率的最优采样比；所述能量收集系统基于所述最优采样比控制电阻分压器比值，以使采样比与所述最优采样比相等；以及所述能量收集系统在基于所述最优采样比的采样操作完成之后，通过所述转换器执行调节操作。

6、在另一个方面，用于从输入源提取最大功率的能量收集系统包括：感测部分，用于感测来自输入源的输入电压和输入电流，通过adc块将对应于模拟值的所述输入电压和所述输入电流转换为数字值，并将数字值传输给ai计算器；ai计算器，用于基于所述数字值计算输入功率，并基于所述输入功率获取用于提取最大功率的最优采样比；转换器，用于在基于所述最优采样比的采样操作完成之后，执行调节操作；以及电阻器，根据最优采样比控制电阻分压器比值，以使采样比与所述最优采样比相等。

7、从下述详细描述、附图和权利要求中，其他特征和方面将变得显而易见。

技术特征：

1.一种用于从输入源提取最大功率的方法，当用于提取最大功率的能量收集系统包括转换器、感测部分、人工智能ai计算器和电阻器部分时，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当存在数据表，且所述数据表中针对多个采样比中的每一个采样比均记录了表的输入电压、表的输出电压以及根据表的输入电流的效率时，所述能量收集系统使用ai计算器，基于i)计算的输入功率和ii)通过输出电压监测电路确定的输出电压，获取所述数据表中包括的所述多个采样比中最有效的最优采样比。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述能量收集系统使用包括在所述转换器中的所述输出电压监测电路，每隔一定周期获取对应于模拟值的所述输出电压，通过所述adc块将所述输出电压转换为数字值，并将所述数字值传输给所述ai计算器。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述能量收集系统使用所述感测部分每隔一定周期获取对应于所述模拟值的所述输入电压和所述输入电流，通过所述adc块将所述输入电压和所述输入电流转换为数字值，并将所述数字值传输给所述ai计算器。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述能量收集系统重复执行基于所述输出电压获取具有最高效率的最优采样比的采样操作，以及基于采样电压的所述调节操作。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个采样比包括50％、60％、70％、80％和90％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，(i-1)将获取与用于提取所述最大功率的输出电压相对应的最大功率点mpp电压，并且执行针对所述mpp电压的采样操作之前的过程视为第一过程，以及(i-2)将基于由所述感测部分感测的所述输入电压和所述输入电流，获取所述输入功率之前的过程视为第二过程，当重复执行所述第一过程和所述第二过程时，所述能量收集系统将与特定mpp电压相对应的功率与特定输入电压进行比较，并根据比较结果在特定时间点跳过所述第一过程，以提高效率。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述ai计算器被训练为基于重复执行的所述第二过程，来估计下一次功率时，根据第一周期在时间点t和t+1处执行所述第一过程，并且根据比所述第一周期短的第二周期执行所述第二过程，

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述预设范围为所述特定mpp电压对应的功率的10％以内。

10.一种用于从输入源提取最大功率的能量收集系统，所述系统包括：

技术总结本发明提供了用于从输入源提取最大功率的方法和能量收集系统。当所述能量收集系统包括转换器、感测部分、人工智能AI计算器和电阻器部分时，所述方法包括：利用所述感测部分感测来自所述输入源的输入电压和输入电流，通过模数转换器ADC块将对应于模拟值的所述输入电压和所述输入电流转换为数字值，并将所述数字值传输给AI计算器；利用所述AI计算器基于所述数字值计算输入功率，并基于所述输入功率获取用于提取最大功率的最优采样比；基于所述最优采样比控制电阻分压器比值，以使采样比与所述最优采样比相等；以及通过所述转换器执行调节操作。技术研发人员：李康润,吴主愿,赵钟完,金东均受保护的技术使用者：斯凯芯片有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4