低功耗在線監(jiān)測(cè)裝置的環(huán)境取能方法研究.pdf

1、電氣設(shè)備和輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行至關(guān)重要。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各運(yùn)行參量，并可真實(shí)、有效反映設(shè)備絕緣等方面的實(shí)際情況，是目前確保設(shè)備及線路運(yùn)行安全的重要技術(shù)手段。然而，在某些應(yīng)用場(chǎng)合下，在線監(jiān)測(cè)裝置長期存在電源不易獲取，現(xiàn)有供電方案可靠性差的問題，電源供給成為制約在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。針對(duì)這一問題，本文提出采用收集并轉(zhuǎn)換環(huán)境能量這一新途徑為低功耗電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置提供電源，并通過多能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)能

2、、溫差熱能、振動(dòng)機(jī)械能能和太陽能的混合接入，改善了目前僅有的單一或兩種環(huán)境能源收集系統(tǒng)存在的供能不足及輸出不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，具有工程實(shí)際意義。
　　本文分別采用壓電能量采集器、溫差熱電模塊和設(shè)計(jì)的一種非穿心式磁場(chǎng)取能裝置實(shí)現(xiàn)振動(dòng)機(jī)械能、溫差熱能以及磁場(chǎng)能的采集和轉(zhuǎn)換。本文首先對(duì)三種能量的轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行了理論研究，并利用搭建的環(huán)境取能試驗(yàn)平臺(tái)分別進(jìn)行了模擬取能試驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)這三種能量采集方法的輸出功率進(jìn)行了定量評(píng)估，對(duì)其輸出功率進(jìn)行了優(yōu)化分

3、析。
　　基于不同能量采集方法的輸出特性，設(shè)計(jì)并搭建了相應(yīng)的低功耗電源管理電路。低功耗電源管理電路以極低的工作能耗實(shí)現(xiàn)了對(duì)于微弱輸入電能的調(diào)理和管理，將換能器件輸出的具有不同交直流類型和大小的電壓轉(zhuǎn)換成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所需的3.3V穩(wěn)定直流電壓，并通過對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證了環(huán)境能量混合接入的可行性和有效性。
　　采用基于 ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載進(jìn)行了整機(jī)帶載試驗(yàn)。對(duì)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在不同工作模式下的功耗進(jìn)行