壓電發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)重載列車(chē)危險(xiǎn)狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)不便于采用有線供電和電池不易更換的特點(diǎn),研究將機(jī)車(chē)在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)能量利用壓電材料的正壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存并使用,在理論上實(shí)現(xiàn)微型發(fā)電裝置的永久免維護(hù)。由于環(huán)境能量密度強(qiáng)度和分布條件的制約,結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)瞬時(shí)功率大、平均功率小的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)新的壓電發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)以提高發(fā)電量,以及新穎的功率調(diào)理電路和存儲(chǔ)介質(zhì)提高能量的存儲(chǔ)效率。
　　 本文通過(guò)對(duì)壓電換能器電學(xué)等效模型及發(fā)電

2、特性的研究,借助電路仿真軟件ORCAD,對(duì)功率調(diào)理電路、能量存儲(chǔ)媒介、穩(wěn)壓充電電路進(jìn)行了相關(guān)理論和仿真研究。具體工作如下:
　　 首先對(duì)壓電材料及壓電振子的特性進(jìn)行分析,選擇合適的壓電材料,支撐方式設(shè)計(jì)壓電振子。將發(fā)電裝置簡(jiǎn)化為質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng),推導(dǎo)了機(jī)械系統(tǒng)到電學(xué)系統(tǒng)的傳遞函數(shù),導(dǎo)出壓電式換能器的輸出表達(dá)式。建立電學(xué)等效模型,分析負(fù)載對(duì)輸出功率的影響。
　　 其次通過(guò)壓電發(fā)電電能輸出特性的研究,對(duì)理論模型進(jìn)行數(shù)值模

3、擬分析,從而能借助電路仿真軟件進(jìn)行電路分析。研究壓電振子電能不同存儲(chǔ)媒介的可行性,利用超級(jí)電容容量大,充放電效率高的特點(diǎn)作為電荷的初級(jí)存儲(chǔ)。當(dāng)積累到一定量的電荷即通過(guò)穩(wěn)壓充電電路為可充電電池進(jìn)行充電,電池的輸出能量穩(wěn)定。
　　 最后針對(duì)能量傳輸效率及存儲(chǔ)問(wèn)題,比較了各整流電路的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)了三倍壓整流電路以提高能量的傳輸效率。選用MAX1672設(shè)計(jì)了穩(wěn)壓充電電路以實(shí)現(xiàn)電能的最終存儲(chǔ)和利用。并利用仿真軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。結(jié)果表