壓電換能器并聯(lián)輸出特性及接口電路研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文壓電換能器并聯(lián)輸出特性及接口電路研究ResearchonOutputCharacteristicandInterfaceCircuitofMultiplePiezoelectricGeneratorsinParallel—connectionMode學(xué)21104110完成日期：201466大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要能源匱乏問(wèn)題是全世界國(guó)家和人民共同面臨的大

2、問(wèn)題，為了緩解能源危機(jī)對(duì)社會(huì)造成的負(fù)面影響，各國(guó)學(xué)者都在積極的開(kāi)展關(guān)于可再生能源的相關(guān)研究。環(huán)境振動(dòng)能是可再生能源的一種，其廣泛的存在于自然環(huán)境中，不受時(shí)間、季節(jié)的限制，是一種含量豐富的清潔能源。利用壓電材料具有壓電效應(yīng)，可以設(shè)計(jì)壓電換能系統(tǒng)，其能有效利用環(huán)境振動(dòng)能。為了提高壓電系統(tǒng)的輸出性能，本文做了如下工作：首先，單獨(dú)工作的壓電換能器輸出功率有限，在與接口電路配合使用時(shí)，壓電換能器輸出的能量有時(shí)還不夠抵消接口電路消耗的能量，因此本文

3、采用多壓電換能器協(xié)同工作的思想，針對(duì)多壓電換能器協(xié)同工作設(shè)計(jì)了四種帶負(fù)載的并聯(lián)電路，詳細(xì)給出了在四種電路下多壓電換能器輸出功率的推導(dǎo)過(guò)程，提出并分析了激振力相位差對(duì)四種電路輸出功率的影響，對(duì)比了壓電換能器單獨(dú)工作與并聯(lián)工作時(shí)的輸出功率特點(diǎn)。其次，接口電路中電子元器件的功耗是影響接口電路工作效率的重要因素，其中以整流二極管的功耗最大，在傳統(tǒng)的理論模型中均將整流二極管當(dāng)成是理想器件，本文以標(biāo)準(zhǔn)電路為基礎(chǔ)，提出一種將整流二極管壓降考慮在內(nèi)的功

4、率推導(dǎo)模型，詳細(xì)的給出了理論推導(dǎo)過(guò)程，并從系統(tǒng)最優(yōu)匹配負(fù)載、系統(tǒng)輸出功率以及整流二極管對(duì)高、低功率兩類壓電系統(tǒng)的影響規(guī)律三個(gè)方面做了仿真分析。再次，本文從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，根據(jù)應(yīng)用目的不同設(shè)計(jì)了多種壓電換能器接口電路，分別是：與低功耗傳感器配套使用的33V直流電壓輸出電路；適用于單個(gè)壓電換能器的超級(jí)電容和低容量鋰離子電池儲(chǔ)能電路；適用于多個(gè)壓電換能器的鋰離子電池儲(chǔ)能電路。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了電路的輸出性能，測(cè)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。最后，本文設(shè)計(jì)