本发明涉及一种基于温差发电技术的热电联供系统输出电能的控制，尤其涉及一种温差热电联供系统输出电能调控的基于温度变化的变步长mppt方法，适用于温差发电系统工作过程，属于温差发电领域。
背景技术：
1、能源短缺是目前全球共同面临的重要挑战，节约能源与提高能效成为了工业发展的核心主题。温差发电技术是基于半导体热电材料直接将热能转换为电能的技术，但是温差发电技术由于材料的限制，导致其热电转换效率值较低，并且随着输入工况的变化输出波动较为剧烈，为解决温差发电技术热电转换效率较低的问题，在温差发电系统输出端采用mppt方法将输出电能稳定在最大功率点附近。
2、mppt方法可以使发电系统持续工作在最大功率点，其控制效果直接影响发电系统性能的优劣。目前常用的mppt算法虽然简单、易于实现，但是在调节占空比时候由于步长选择导致算法跟踪精度低等问题。并且针对于温差发电系统，由于温差发电系统的输出受到其冷热端温差的影响，目前的mppt算法并未考虑温差发电系统扰动步长与温差的关系，因此需要一种考虑温差的基于温度变化的变步长mppt方法。
技术实现思路
1、为了解决温差发电系统输出功率较小并且工况波动变化的问题，需要采用mppt算法将其工作状态稳定在最大功率点。本发明主要目的是提供一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，利用基于温度的变步长mppt方法对于温差发电系统所输出电能进行控制，使温差发电系统输出电能始终工作在最大功率点，由于温差发电系统输出电能与温差发电片两端的温度差有关，因此加入基于温差的步长扰动因子，结合反正切函数在相应区间的相关特性，实现mppt步长的实时合理自适应调节，实现温差发电系统基于温度的变步长mppt方法。
2、本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
3、本发明公开的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，基于温差热电联供系统实现。所述温差热电联供系统包括集热器、散热器、热电片。集热器中通入高温燃气，散热器中通入冷却水，集热器与散热器中间夹有热电片，热电片两端形成温差输出电能，mppt控制器通过采集热电片冷热端温度并计算温差，根据温度计算温度扰动因子，并将相关参数带入到反正切函数中计算基础步长。由于mppt控制是通过改变dc-dc中占空比的形式改变输出电压，从而实现工作点稳定在最大功率点附近，因此根据计算得到的扰动步长改变占空比，实现对输出电压的实时调节，实现温差发电系统的mppt控制。
4、所述一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，包括如下步骤：
5、步骤一、测量得到热电片的输出功率与输出电压曲线图；高温燃气与冷却水在热电片两端形成温差，产生电势差并向外输出电能；
6、步骤二、采集步骤一所述电能的电压、电流，以及热电片冷热端温度；
7、步骤三、根据步骤二采集的电压及电流，计算此时的功率，并将此时功率与上一时刻计算所得功率做差得到dp，将此时电压与上一时刻采集所得电压做差得到dv，计算此时dp/dv，并将此时的dp/dv与上一时刻计算所得dp/dv相乘得到a；
8、步骤四、根据步骤一的曲线图以及步骤三的此时的dp/dv的正负情况，计算步长；
9、步骤4.1：引入反正切步长函数u(x)，以及温度扰动因子λi；
10、
11、λi＝εi(1+f(th,δt)) i＝1,2,3 (2)
12、
13、di＝u(x)·λi i＝1,2,3 (4)
14、其中a为步长比例参数，x为反正切步长函数自变量，εi为步长因子，th为热电片热端温度，thmax为热电片热端耐受最高温度，δt为热电片冷热端温差，δtmax为热电片冷热端耐受最大温差；
15、步骤4.2：若步骤三得到的此时的dp/dv大于零，则表明最大功率点在当前点的右侧；判定a的正负情况，当a大于零时，表明此次采样点与前一次采样点在最大功率点的同一侧，不进行计算进入4.3；若a小于零时，表明此次最大功率点在此次采样点与上次采样点之间，此时将反正切步长函数中的步长比例参数a缩小一半，并执行4.3；
16、若步骤三得到的此时的dp/dv小于零，则表明最大功率点在当前点的左侧；判定a的正负情况，当a大于零时，表明此次采样点与前一次采样点在最大功率点的同一侧，不进行计算进入4.3；若a小于零时，表明此次最大功率点在此次采样点与上次采样点之间，此时将反正切步长函数中的步长比例参数a缩小一半，并执行4.3；
17、若步骤三得到的此时的dp/dv等于零，停止计算，返回步骤二；
18、步骤4.3：将此时的dp/dv带入到式(1)中计算得到u(dp/dv)，并将热电片热端温度与冷热端温差带入到式(2)中得到温度扰动因子λi；
19、若u(dp/dv)大于0.95，表明此时工作状态点距离最大功率点较远，此时输出步长d1；若u(dp/dv)不大于0.95，则继续比较u(dp/dv)是否大于0.55，若大于0.55，则输出较小步长d2；若小于等于0.55且大于0，则输出最小步长d3；
20、若u(dp/dv)小于-0.95，表明此时工作状态点距离最大功率点较远，此时输出步长d1；若u(dp/dv)不小于-0.95，则继续比较u(dp/dv)是否小于-0.55，若小于-0.55，则输出较小步长d2；若大于等于-0.55且小于0，则输出最小步长d3；
21、步骤五、根据步骤四得到的步长调控占空比，实现mppt控制。
22、采用本发明公开的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法实现的负载匹配的方法，包括如下步骤，
23、步骤一：燃油加热器工作后排出高温燃气，冷却水通入到散热器中；
24、步骤二：高温燃气传递至集热器表面的温度为热电片热端提供热量，热电片冷端由散热器冷却，热电片两端利用温度差，基于热电片的塞贝克定律，产生电势差并输出电能；
25、步骤三：对于步骤二中热电片产生的电势差，接入到控制模块后，使用dc-dc电路作为基础电路，通过改变电路中开关管的占空比对负载进行匹配，实现功率的最大输出；
26、步骤3.1：对于热电片接入到dc-dc电路的电压及电流进行实时采集，同时对功率进行计算；
27、步骤3.2：基于步骤3.1中采集到的电压及电流，输入到控制器中，同时采集当前温度及热电片冷热端温度，基于权利要求1进行最大功率点跟踪计算；
28、步骤四：燃油加热器开始工作时，所排出的高温燃气通入到热电联供装置的集热器中，通过步骤三利用最大功率点跟踪方法通过对输出电压的扰动实现输出电能的最大化，实现负载的阻抗匹配。
29、有益效果：
30、1、为解决温差发电系统输出功率较小，输出效率较低的问题，本发明公开的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，在温差发电系统输出后采用mppt控制的方式，将温差发电系统的输出功率稳定在其最大功率点附近，提高温差发电系统的输出性能。
31、2、本发明公开的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，通过引入反正切步长函数的方式，通过将功率对电压的微分带入到反正切步长函数并与相关节点值进行比较从而判断当前工作点距离最大功率点的距离，为步长计算提供判断依据，实现步长的分段变化，提高mppt控制的精度。
32、3、本发明公开的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，通过采集热电片冷热端温度，将热端温度及冷热端温差通过计算函数处理并引入温度扰动因子，实现步长随温度的变化而实时变化的效果，实现步长的大范围快速响应。
33、4、本发明公开的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，通过对扰动步长进行多段大范围调节与单段微小调节相结合的方式，实现基于温度的步长输出，结合dc-dc电路实现温差发电系统输出电能稳定工作在其最大功率点，提高温差发电系统的输出性能。
1.一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.如权利要求1所述的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，其特征在于：步骤四实现方法为，
3.如权利要求1所述的一种用于温差热电联供的基于温度的变步长mppt方法，其特征在于：基于温差热电联供系统实现，所述温差热电联供系统包括燃油加热器、热电联供装置、控制模块；所述热电联供装置主要由热电片、集热器、散热器组成；在工作状态时，燃油加热器排出通入到热电联供装置的集热器中，集热器采用内部中空、外表面平整的结构，集热器外表面均匀分布热电片，与热电片热端贴合在一起，在热电片冷端装配有散热器；散热器内部介质换为冷却水；热电片两端形成温差开始输出电能，输出端接入控制模块，控制模块基于外界温度以等参数对热电片所输出电能进行最大功率点捕捉；
4.采用权利要求1或2所述方法实现负载匹配的方法，其特征在于：包括如下步骤，
