二维非线性压电式振动能量收集系统的研究

发布时间：2019-05-30 19:10

【摘要】：物联网、无线传感器网络和便携式低功耗电子设备的快速发展使得压电式振动能量收集技术作为一种新的供电方式而倍受关注,对该技术的研究已逐渐成为一个新的、快速发展的、重要的研究领域。本文以压电悬臂梁式振动能量收集器为基础,对一维线性压电式振动能量收集系统和一维非线性压电式振动能量收集系统进行了对比研究,发现一维非线性压电式振动能量收集系统有较宽的有效工作频带和较高的输出电压。实际应用中振源的振动是多方向,这使得单一方向振动的压电式振动能量收集器在应用中受到很大限制。针对该问题,本文设计了一种新型的二维非线性压电式振动能量收集器;给出了二维非线性压电式振动能量收集系统的理论模型;通过理论研究,得到了二维非线性压电式振动能量收集系统在振动方向分别倾转0°、45°、90°时外边压电悬臂梁和中间压电悬臂梁的开路电压和储能电容上的充电电压在低频率段各频率处的变化情况;并通过实验对理论研究结果进行了验证。研究结果表明:所设计的二维非线性压电式振动能量收集系统不仅有较宽的有效工作频带而且在振动方向发生倾转时仍然有较高的输出电压,能够有效地进行能量收集。关于能量收集接口电路,本文分析了series-SSHI接口电路,得到了parallel-SSHI接口电路。通过对两种SSHI接口电路的理论和实验研究发现series-SSHI电路储能电容电压对电荷收集效率有影响。针对该问题,本文设计了一种改进型series-SSHI接口电路。对比研究发现改进型series-SSHI接口电路在电荷收集方面有较大的改进。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM619

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本文编号：2489093