壓電發(fā)電的能量轉換及存儲技術研究.pdf

1、針對重載列車危險狀態(tài)檢測系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點不便于采用有線供電和電池不易更換的特點,研究將機車在行駛過程中產生的振動能量利用壓電材料的正壓電效應轉換為電能儲存并使用,在理論上實現(xiàn)微型發(fā)電裝置的永久免維護。由于環(huán)境能量密度強度和分布條件的制約,結合無線傳感器網絡節(jié)點瞬時功率大、平均功率小的特點。通過對新的壓電發(fā)電裝置的設計以提高發(fā)電量,以及新穎的功率調理電路和存儲介質提高能量的存儲效率。
　　 本文通過對壓電換能器電學等效模型及發(fā)電

2、特性的研究,借助電路仿真軟件ORCAD,對功率調理電路、能量存儲媒介、穩(wěn)壓充電電路進行了相關理論和仿真研究。具體工作如下:
　　 首先對壓電材料及壓電振子的特性進行分析,選擇合適的壓電材料,支撐方式設計壓電振子。將發(fā)電裝置簡化為質量-彈簧-阻尼系統(tǒng),推導了機械系統(tǒng)到電學系統(tǒng)的傳遞函數(shù),導出壓電式換能器的輸出表達式。建立電學等效模型,分析負載對輸出功率的影響。
　　 其次通過壓電發(fā)電電能輸出特性的研究,對理論模型進行數(shù)值模

3、擬分析,從而能借助電路仿真軟件進行電路分析。研究壓電振子電能不同存儲媒介的可行性,利用超級電容容量大,充放電效率高的特點作為電荷的初級存儲。當積累到一定量的電荷即通過穩(wěn)壓充電電路為可充電電池進行充電,電池的輸出能量穩(wěn)定。
　　 最后針對能量傳輸效率及存儲問題,比較了各整流電路的特點。設計了三倍壓整流電路以提高能量的傳輸效率。選用MAX1672設計了穩(wěn)壓充電電路以實現(xiàn)電能的最終存儲和利用。并利用仿真軟件對整個系統(tǒng)進行了仿真。結果表