振动微能量收集管理系统的研究
本文关键词: 振动 能量收集 压电陶瓷 DC-DC变换电路 压电悬臂梁 出处:《电子科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着低功耗和无线传感设备的快速发展,其供电系统越来越受到人们的广泛关注。振动能量收集作为微能量收集的一个典型领域可以很好的解决低功耗设备的供电问题。压电振动能量收集系统由于其结构简单、易于安装调试、无需提供电源、无电磁干扰等优点,特别适合为低功耗传感器及不易更换电池的低功耗设备供电。因此,本文在研究压电换能装置结构的基础上设计制作了压电悬臂梁换能装置,研究了四种不同的振动能量收集电路,对其进行理论分析仿真及对比;其次,设计了能量变换及储能电路;最后对整个振动能量收集系统进行试验测试。具体来说,主要包括以下内容:1.讨论压电陶瓷的振动模型,在其振型函数的基础上,进一步推理得出压电悬臂梁制作时压电陶瓷粘贴的最佳位置。同时,制作压电悬臂梁结构,将仿真和试验结合,测试不同频率时压电悬臂梁发电能力,为后续收集处理电路做好铺垫。2.从理论推理和仿真试验的角度出发,研究四种不同的压电振动能量收集电路,讨论其各自理论发电能力和外部因素对其发电能力的影响,然后进行仿真试验,得到各个收集电路发电能力的具体参数。最后对四种电路发电能力进行对比,确定各自优缺点。3.在能量收集电路的基础上加入DC-DC变换电路,使得收集到的电能满足后续存储电路工作需求,然后设计充电管理电路,将能量收集电路收集的电能存储在储能设备中。4.系统对比测试及仿真,在特定振动频率下,对本文中设计的振动能量收集系统和利用凌力尔特公司LTC3588-1能量收集IC设计的能量收集系统进行对比测试和仿真,确定本文能量收集系统的发电能力,并对测试结果进行分析。
[Abstract]:With the rapid development of low power and wireless sensor equipment, the power supply system more and more attention. The vibration energy collection as a typical field of micro energy harvesting can solve the problem of power supply and low power equipment. The good piezoelectric vibration energy harvesting system due to its simple structure, easy installation, no need to provide power, no electromagnetic interference and other advantages, especially suitable for low power sensor and is not easy to replace the battery low power equipment power supply. Therefore, this paper studies in piezoelectric transducer based on the device structure design of piezoelectric cantilever beam energy conversion device, four kinds of vibration energy collection circuit simulation analysis of different. And the contrast of the theory; secondly, the energy transformation and storage circuit design; finally the vibration energy harvesting system test. Specifically, the main contents include: 1. The vibration model of piezoelectric ceramics, based on the modal functions, further infer the best position of piezoelectric ceramic paste made of piezoelectric cantilever beam. At the same time, making the piezoelectric cantilever structure, combining simulation and experimental test, the different frequencies of piezoelectric cantilever Liang Fa power, pave the way from.2. the theoretical analysis and simulation test point for subsequent collecting and processing circuit, and Study on four kinds of piezoelectric vibration energy harvesting circuit, discussed their respective theoretical power and external factors on the ability of power, then the simulation test, get the specific parameters of each collection circuit generating capacity. Finally, a comparison of the four circuit to determine the basis of power generation capacity, the advantages and disadvantages of.3. in energy collecting circuit added on the DC-DC transform circuit, the collected power storage circuit can satisfy the follow-up work requirements, then design the charging tube The processing circuit, will collect the electric energy collection circuit can be stored in a storage device in.4. system test and simulation, in particular vibration frequency, in this design of the vibration energy harvesting system and the design of LTC3588-1 IC Linear Technology Corporation energy harvesting energy collection system test and simulation, this paper determines the capacity of energy collection in the system, and analyze the test results.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB53;TM619
【共引文献】
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,本文编号:1494712
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