电线磁场能量采集优化与电源管理电路研究
发布时间：2021-11-09 22:05
随着纳米科技的发展,各种超低功耗电子元器件相继出现,对于无线传感网络,各种低功耗无线传感节点被开发出来,为能量采集技术应用到无线传感网络提供了条件,可利用能量采集电源为低功耗节点永续供能,实现节点的自主运行。文章根据电磁感应定律,建立取能线圈物理结构,提出一种双环形磁芯结构进而优化磁路,提高磁芯的等效磁导率,设计出一种新型电线磁场能量采集器。通过串联匹配电容,获得更大的采集效率,采用超级电容与锂电池相结合的储能方式,通过设计电源管理电路对电能进行合理存储和释放。主要工作包括:首先根据电磁理论分析,经理论推导取能线圈的输出电压与磁芯的各个参数之间的关系可知,通过提高电线电流、磁芯等效相对磁导率、磁芯面积、取能线圈匝数,或减小磁芯内径均可提高取能线圈的输出电压。其次,基于实用性考虑,磁芯需要设计为开口方式,针对此设计带来的漏磁,文中利用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell对磁芯进行仿真分析,其中重点研究了气隙对磁芯磁感应强度、等效磁导率、磁阻的影响。提出一种双环形磁芯结构,在不改变磁芯的横截面积情况下,减小了磁路磁阻,提高了磁芯等效磁导率。通过测试分析,证明了所提出的双环形磁芯结构可...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
射频能量采集器
(a) 能量采集器结构图 (b) 电磁式能量采集器细节图图 1.4 电磁式能量采集器原理图在 2013 年 LiuHuicong 等人设计了一种由一个永磁体和一个 MEMS 采集薄片组成的多频 MEMS 电磁式能量采集器，通过模拟圆柱形磁铁磁场，从而获取更大的磁通量，为了获得更大的输出性能，磁铁和能量采集薄片之间的间隙尽可能小[15]。实验结果证明，该采集器在 840Hz、1070Hz、1490Hz 三种激励频率下均可以获得能量，分别对应能量采集装置的面外、扭转、面内振动，这三个频率下最大功率密度分别为 0.157μW/cm3、0.014μW/cm3和 0.117μW/cm3。静电式振动能量采集器主要有两种，一种是变面积式采集器，通过振动带动带电极板之间的相对面积发生变化，使极板内部对电荷束缚强度发生改变。另一种是变间距式采集器，通过改变带电极板之间的间隔距离，同样是改变极板对电荷束缚强度，两种方式都会使电荷移动形成电流，从而得到电能。相较于压电式和电磁式
图 1.5 采集器结构图是由 H.Asanuma 于 2016 年开发了一种新驻极体使用具有极高电场的极化铁电材料在铁电偶极驻极体上的问题，他们又提出线性回复力来解决该问题。该采集器将铁现有基于驻极体的振动能量采集器相比，带。在加速度为 9.8m/s2时最大输出功率隔离低频噪声已成为科学研究和工业工程以长达数米，很容易通过薄壁结构传播而控制方法非常重要。低频噪声可以通过有
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池替代铅蓄电池的环境风险对比分析与思考[J]. 何艺,郑洋,靳晓勤,陈阳. 环境保护科学. 2017(05)
[2]下一代能源存储技术及其关键电极材料（英文）[J]. 杨泽,张旺,沈越,袁利霞,黄云辉. 物理化学学报. 2016(05)
[3]一种上变频自供电无线传感器电源管理电路[J]. 张自强,李平,文玉梅,潘世强. 电子学报. 2015(07)
[4]结合超级电容与锂电池的CT取能电源研究[J]. 鲁帆,周健瑶,赵行,张瑞冬,熊兰,杨子康. 电测与仪表. 2015(06)
[5]超级电容充电方法研究[J]. 那凯鹏,刘国忠,杨宇飞. 电子设计工程. 2014(22)
[6]高压侧感应取能电源的研究[J]. 肖波,徐敏捷,席朝辉,熊兰,何友忠,宋道军. 高压电器. 2013(01)
[7]STM32L152和SI4432的无线网络系统设计[J]. 肖星. 单片机与嵌入式系统应用. 2011(08)
[8]用太阳能电池供电的锂电池充电管理集成电路的设计[J]. 程莉莉,赵建龙,熊勇,纪虹,张为,郑殷. 中国集成电路. 2010(06)
[9]无线传感网发展综述[J]. 魏佳杰,郭晓金,李建寰. 信息技术. 2009(06)
[10]有限元法的基本思想与发展过程[J]. 鲁建霞,苟惠芳. 机械管理开发. 2009(02)
本文编号：3485981
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
射频能量采集器
(a) 能量采集器结构图 (b) 电磁式能量采集器细节图图 1.4 电磁式能量采集器原理图在 2013 年 LiuHuicong 等人设计了一种由一个永磁体和一个 MEMS 采集薄片组成的多频 MEMS 电磁式能量采集器，通过模拟圆柱形磁铁磁场，从而获取更大的磁通量，为了获得更大的输出性能，磁铁和能量采集薄片之间的间隙尽可能小[15]。实验结果证明，该采集器在 840Hz、1070Hz、1490Hz 三种激励频率下均可以获得能量，分别对应能量采集装置的面外、扭转、面内振动，这三个频率下最大功率密度分别为 0.157μW/cm3、0.014μW/cm3和 0.117μW/cm3。静电式振动能量采集器主要有两种，一种是变面积式采集器，通过振动带动带电极板之间的相对面积发生变化，使极板内部对电荷束缚强度发生改变。另一种是变间距式采集器，通过改变带电极板之间的间隔距离，同样是改变极板对电荷束缚强度，两种方式都会使电荷移动形成电流，从而得到电能。相较于压电式和电磁式
图 1.5 采集器结构图是由 H.Asanuma 于 2016 年开发了一种新驻极体使用具有极高电场的极化铁电材料在铁电偶极驻极体上的问题，他们又提出线性回复力来解决该问题。该采集器将铁现有基于驻极体的振动能量采集器相比，带。在加速度为 9.8m/s2时最大输出功率隔离低频噪声已成为科学研究和工业工程以长达数米，很容易通过薄壁结构传播而控制方法非常重要。低频噪声可以通过有
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池替代铅蓄电池的环境风险对比分析与思考[J]. 何艺,郑洋,靳晓勤,陈阳. 环境保护科学. 2017(05)
[2]下一代能源存储技术及其关键电极材料（英文）[J]. 杨泽,张旺,沈越,袁利霞,黄云辉. 物理化学学报. 2016(05)
[3]一种上变频自供电无线传感器电源管理电路[J]. 张自强,李平,文玉梅,潘世强. 电子学报. 2015(07)
[4]结合超级电容与锂电池的CT取能电源研究[J]. 鲁帆,周健瑶,赵行,张瑞冬,熊兰,杨子康. 电测与仪表. 2015(06)
[5]超级电容充电方法研究[J]. 那凯鹏,刘国忠,杨宇飞. 电子设计工程. 2014(22)
[6]高压侧感应取能电源的研究[J]. 肖波,徐敏捷,席朝辉,熊兰,何友忠,宋道军. 高压电器. 2013(01)
[7]STM32L152和SI4432的无线网络系统设计[J]. 肖星. 单片机与嵌入式系统应用. 2011(08)
[8]用太阳能电池供电的锂电池充电管理集成电路的设计[J]. 程莉莉,赵建龙,熊勇,纪虹,张为,郑殷. 中国集成电路. 2010(06)
[9]无线传感网发展综述[J]. 魏佳杰,郭晓金,李建寰. 信息技术. 2009(06)
[10]有限元法的基本思想与发展过程[J]. 鲁建霞,苟惠芳. 机械管理开发. 2009(02)
本文编号：3485981
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