環(huán)境振動能量的液電捕集方法及實驗研究.pdf

1、由于振動有時對人體、機器及設(shè)備造成的破壞性作用，大多數(shù)振動能被認為是有害的能量形式。人們設(shè)計了減振裝置將振動能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷?、熱能等耗散到大氣中。如此，振動能未得到有效利用，且造成對環(huán)境的噪聲、熱的二次污染。如將耗散的那部分振動能量進行捕集并利用，不僅可起到節(jié)約能源的目的，更重要的是可減少對環(huán)境的二次污染。而且，振動能具有能量密度高和無污染的優(yōu)點，對其進行捕集利用將成為一個具有光明前景的研究領(lǐng)域。
　　基于節(jié)能和環(huán)保的理念，本文提出一

2、種環(huán)境振動能量的液電捕集方法，通過原理分析，建立工作機理模型，制作初始樣機，搭建實驗平臺并運用三階段多信號激勵方法實現(xiàn)模型參數(shù)辨識，完成了能量捕集測試，探究能量捕集能力并分析振動頻率、負載的影響。針對其捕集能力的不足，捕集方法作了整流液電改進，完成改進樣機制作，探究改進樣機的能量捕集能力及其影響因素并與初始樣機的能量捕集效率作對比分析。論文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用液壓缸控馬達驅(qū)動發(fā)電機實現(xiàn)將振動能捕集轉(zhuǎn)換為電能，通過對結(jié)構(gòu)

3、的原理分析、模型建立、樣機制作、模型參數(shù)辨識及實驗測試可知，能量捕集能力隨振動頻率的增大而增大，但高頻時捕集能力降低;能量捕集所得電壓隨負載增大而增大，負載與發(fā)電機內(nèi)阻最接近即阻抗匹配時發(fā)電功率最高，實驗中在給定2Hz、10mm的正弦環(huán)境振動條件下，當(dāng)連接負載2Ω時得到能量捕集的最大瞬時發(fā)電功率為5.12W。
　　(2)針對初始樣機中能量捕集電壓不高、發(fā)電功率較低及發(fā)電機正反向旋轉(zhuǎn)引起的發(fā)電效率降低和系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況，本文在液電傳

4、動結(jié)構(gòu)中引入液壓整流閥組，將發(fā)電機的正反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為單向旋轉(zhuǎn)，消除了正反向旋轉(zhuǎn)的反向間隙，且將初始樣機中的直流發(fā)電機改裝為交流發(fā)電機，制作了整流液電傳動的改進樣機。
　　(3)通過對改進樣機開展能量捕集測試可知，當(dāng)固定負載及振動頻率時，改進樣機對環(huán)境振動能量的捕集能力隨振幅的增大而增強;當(dāng)負載及振幅不變時，環(huán)境振動能量捕集能力隨頻率的增大而增強，而隨后呈現(xiàn)下降趨勢;改進樣機的發(fā)電功率與負載相關(guān)，實驗中測得改進樣機的最佳負載為15Ω