基于壓電懸臂結(jié)構(gòu)的能量回收電路研究.pdf

1、在各種能量回收方法中，基于壓電材料的振動能量回收技術(shù)成為一個熱點。本文從壓電能量回收裝置出發(fā)，深入分析了幾種單級接口的電路的工作過程和原理，在此基礎(chǔ)上研究一種雙級接口電路，并提出了一種具體的自供能硬件電路實施方案。最后針對復雜的多模振動情況，提出了一種多模態(tài)振動下的能量回收策略，并進行實驗驗證。主要的研究內(nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)懸臂梁模態(tài)分析結(jié)果以及壓電元件參數(shù)，確定一個精確的壓電發(fā)電機等效電學模型，將一個復雜的機電耦合關(guān)系轉(zhuǎn)化

2、為單一的電學問題來討論。
　　（2）結(jié)合壓電本構(gòu)方程和振動基本理論，分析了四種基于非線性開關(guān)的單級接口電路技術(shù)的原理并進行理論計算，從阻抗匹配角度分析以上四種技術(shù)輸出最大功率和最佳負載阻抗范圍。對四種接口電路進行改良，減少能量在電路中的損耗，最后利用OrCAD/Pspice仿真軟件進行仿真驗證。
　　（3）對一種雙級接口電路，即雙同步開關(guān)電感電路(DSSH電路)的工作過程進行了分析，得出其在最大功率和最優(yōu)負載范圍上優(yōu)于單級接

3、口電路。為實現(xiàn)工程應用，設(shè)計了一種Self-powered DSSH電路，并制作PCB板，實驗結(jié)果證明Self-powered DSSH電路相比標準電路回收效率提高了3倍，且無需外接電源。
　?。?）對于復雜的多模振動，提出了一種新的能量回收策略并搭建了基于LabVIEW-數(shù)采卡的實驗平臺進行驗證，最后在此基礎(chǔ)上對Self-powered DSSH電路在多模振動下的能量回收效率進行了討論，實驗結(jié)果表明，Self-powered D