海洋浮标电源管理策略研究及系统实现.pdf

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1、硕士学位论文海洋浮标电源管理策略研究及系统实现MARINEBUOYPOWERMANAGEMENTSTRATEGYRESEARCHANDSYSTEMINPLEMENTATION王青春哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP392学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文海洋浮标电源管理策略研究及系统实现硕士研究生：王青春导师：张海峰副教授申请学位：工程硕士学科：集成电路工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP392U.D.C:62

2、1.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMARINEBUOYPOWERMANAGEMENTSTRATEGYRESEARCHANDSYSTEMINPLEMENTATIONCandidate：WangQingchunSupervisor：Prof.ZhangHaifengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ICEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefe

3、nce：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要海洋浮标是海洋研究中重要的水文气象数据收集设备，由于海洋浮标远离陆地工作，一直以来浮标存在能量难以续航的困难。如何及时补充海洋浮标能量，减少不必要的能量消耗，延长海洋浮标设备的有效工作时间成为亟待解决的问题。基于此课题研究设计出一套面向海洋浮标的电源智能管理系统。论文首先调研了当前各领域嵌入式系统的电源管理方案和策略，然后对海洋浮标的工作特点和功能需求进行了分析，

4、在此基础上从硬件低功耗和软件策略两个方面针对海洋浮标提出一套电源管理系统的总体方案。系统以MSP430F169超低功耗、多工作模式的单片机为主控芯片，采用具有毫瓦级功率采集和管理功能的bq25504芯片进行太阳能和波浪震动能量收集，储存到锂电池中，利用MAX17049芯片进行锂电池电量检测，通过低功耗电压转换芯片MP4350和G0507S实现电压转换，同时利用MOS管进行负载开关的控制。在硬件低功耗设计的基础上，论文中提出了包括操作系统和负载动态电源管理方案，操作系统在多工作模式转换，负载根据电池剩余电量和功能需求，在考虑功耗和单个负

5、载权重因子之后，筛选出符合当前电量和功能需求的工作模式。系统完成了能量收集贮存、单片机控制、电源电压转换、负载管理和电量检测硬件电路的设计，并针对海洋浮标的功耗和功能特点，完成了基于太阳能和波浪能量收集的动态电源管理策略建模，筛选出适合海洋浮标的最优工作模式。在太阳能和波浪震动能输入的情况下，海洋浮标选择合理的电源管理工作模式，在满足功能任务的基础上，大大延长了系统的有效工作时间，实现了锂电池电量的高效利用。论文最后进行了软件和硬件的联合调试，并对系统的电源管理策略进行了评估，经过测试能够达到系统电源智能管理的目的。关键词：电源管理；

6、低功耗；动态规划；海洋浮标I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractMarinebuoysareimportanthydrologicandmeteorologicaldatacollectionequipmentinmarineresearch.Sincemarinebuoysworkfarfromland,buoyshavealwayshaddifficultiesintheirabilitytouseenergyforlongperiodsoftime.Howtosupplementtheenergyofoceanbuoy

7、sintime,reduceunnecessaryenergyconsumption,andprolongtheeffectiveworkinghoursofmarinebuoysequipmenthavebecomeanurgentproblemtobesolved.Basedonthisresearch,apowersupplyintelligentmanagementsystemformarinebuoyswasdesigned.Thepaperfirstlyinvestigatesthepowermanagementsolut

8、ionsandstrategiesofembeddedsystemsinvariousfields.Thenitanalyzestheoperationalcharacteristicsandfunctionalrequ