基于壓電效應的風力發(fā)電方法研究.pdf

1、隨著能源緊缺與環(huán)境污染等問題的日益加劇，尋求一種更為清潔、高效、廉價的供能方式已成為各國政府所關注的重要問題。壓電材料在受壓的狀態(tài)下便會在其兩端產(chǎn)生電位差，即可以實現(xiàn)機械能與電能的轉化。利用壓電材料設計的環(huán)境能量采集裝置具備成本低廉、結構簡單、無電磁干擾等優(yōu)點。近年來，壓電發(fā)電技術已成為環(huán)境能量采集與應用領域的研究熱點。
　　論文首先廣泛調(diào)研了國內(nèi)外學者對于壓電發(fā)電技術的研究現(xiàn)狀，接著在分析壓電發(fā)電的理論基礎上研究了壓力發(fā)電片形狀

2、對其固有頻率以及產(chǎn)生電能大小的影響，并設計出一種可以利用風能來驅(qū)動多片壓電片振動發(fā)電的裝置，提出構造壓力發(fā)電組件的方法來解決單體壓電片發(fā)電量過小的難題，并根據(jù)該裝置的發(fā)電特點制作出相應的實驗裝置以及能量收集與轉換電路，對壓電片以及裝置的整體發(fā)電性能進行實驗，進行的實驗項目包括：壓電片彎曲方向與彎曲曲率對發(fā)電量影響測試、壓電片連接方式測試、壓力發(fā)電組件數(shù)目以及組件所含壓電片數(shù)目對發(fā)電性能的影響測試、裝置在不同葉輪轉速時的發(fā)電性能測試以及裝

3、置的整體發(fā)電效果實驗。最后，運用ANSYS軟件對壓力發(fā)電組件進行模態(tài)分析。
　　論文所設計的基于壓電效應的風力發(fā)電裝置能通過風能驅(qū)動葉輪旋轉，利用葉輪的旋轉扭力迫使壓力發(fā)電片產(chǎn)生振動，將壓電片振動輸出的電能通過整流電路、儲能電容以及DC-DC轉換后供小功率負載使用。裝置中壓力發(fā)電組件的構造能有效解決單體壓電片發(fā)電量過小的難題，通過對組件的模態(tài)分析可尋求組件的最佳工作環(huán)境。另外，針對不同形狀壓電片輸出能力的研究為壓力發(fā)電片的形狀優(yōu)化