二維非線性壓電式振動能量收集系統(tǒng)的研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和便攜式低功耗電子設(shè)備的快速發(fā)展使得壓電式振動能量收集技術(shù)作為一種新的供電方式而倍受關(guān)注，對該技術(shù)的研究已逐漸成為一個新的、快速發(fā)展的、重要的研究領(lǐng)域。
　　本文以壓電懸臂梁式振動能量收集器為基礎(chǔ)，對一維線性壓電式振動能量收集系統(tǒng)和一維非線性壓電式振動能量收集系統(tǒng)進(jìn)行了對比研究，發(fā)現(xiàn)一維非線性壓電式振動能量收集系統(tǒng)有較寬的有效工作頻帶和較高的輸出電壓。實際應(yīng)用中振源的振動是多方向，這使得單一方向振動的壓電式振

2、動能量收集器在應(yīng)用中受到很大限制。針對該問題，本文設(shè)計了一種新型的二維非線性壓電式振動能量收集器；給出了二維非線性壓電式振動能量收集系統(tǒng)的理論模型；通過理論研究，得到了二維非線性壓電式振動能量收集系統(tǒng)在振動方向分別傾轉(zhuǎn)0°、45°、90°時外邊壓電懸臂梁和中間壓電懸臂梁的開路電壓和儲能電容上的充電電壓在低頻率段各頻率處的變化情況；并通過實驗對理論研究結(jié)果進(jìn)行了驗證。研究結(jié)果表明：所設(shè)計的二維非線性壓電式振動能量收集系統(tǒng)不僅有較寬的有效工

3、作頻帶而且在振動方向發(fā)生傾轉(zhuǎn)時仍然有較高的輸出電壓，能夠有效地進(jìn)行能量收集。
　　關(guān)于能量收集接口電路，本文分析了 series-SSHI接口電路，得到了parallel-SSHI接口電路。通過對兩種 SSHI接口電路的理論和實驗研究發(fā)現(xiàn)series-SSHI電路儲能電容電壓對電荷收集效率有影響。針對該問題，本文設(shè)計了一種改進(jìn)型series-SSHI接口電路。對比研究發(fā)現(xiàn)改進(jìn)型series-SSHI接口電路在電荷收集方面有較大的改