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(dòng)能量回收技術(shù)成為一個(gè)熱點(diǎn)。本文從壓電能量回收裝置出發(fā)，深入分析了幾種單級(jí)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(jí)接口電路，并提出了一種具體的自供能硬件電路實(shí)施方案。最后針對(duì)復(fù)雜的多模振動(dòng)情況，提出了一種多模態(tài)振動(dòng)下的能量回收策略，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(gè)精確的壓電發(fā)電機(jī)等效電學(xué)模型，將一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電耦合關(guān)系轉(zhuǎn)化

2、為單一的電學(xué)問題來討論。
　?。?）結(jié)合壓電本構(gòu)方程和振動(dòng)基本理論，分析了四種基于非線性開關(guān)的單級(jí)接口電路技術(shù)的原理并進(jìn)行理論計(jì)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(fù)載阻抗范圍。對(duì)四種接口電路進(jìn)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(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　?。?）對(duì)一種雙級(jí)接口電路，即雙同步開關(guān)電感電路(DSSH電路)的工作過程進(jìn)行了分析，得出其在最大功率和最優(yōu)負(fù)載范圍上優(yōu)于單級(jí)接

3、口電路。為實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一種Self-powered DSSH電路，并制作PCB板，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明Self-powered DSSH電路相比標(biāo)準(zhǔn)電路回收效率提高了3倍，且無需外接電源。
　　（4）對(duì)于復(fù)雜的多模振動(dòng)，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(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，最后在此基礎(chǔ)上對(duì)Self-powered DSSH電路在多模振動(dòng)下的能量回收效率進(jìn)行了討論，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Self-powered D