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当今世界生产力的高速发展,全球能源危机迫在眉睫,急需寻找新型的能源渠道来缓解能源危机。在有形能源的消耗当中,有相当一部分是消耗在了无形的生产机械的惯性振动上。而压电陶瓷以其特殊的性能,不仅可以对机械的惯性振动起到阻尼的作用,同时还可以将这部分转换阻尼能量转化为电能而对蓄电池充电,实现将耗散的惯性振动机械能直接转化为有用的蓄电池的电能,其新颖的能源收集方式不失为一种新型的绿色能源渠道,对减缓能源危机的作用不容忽视。
压电陶瓷PZT(PbZrO<,3>一PbTiO<,3>)是一种具有正负压电效应的功能陶瓷,压电效应是指由应力或应变诱导出电场,或者由电场诱导出应力或应变的一种现象,前者为正压电效应,后者为负压电效应。基于压电陶瓷的特殊性能,它广泛应用于生产、生活的多种领域,其产品应用范围有电声信号、光信号处理(频率器件);发射与接收超声波;计测和控制;信号发生器(电信号和声信号);高压电源发生器等等。随着材料科学的飞速发展,对压电陶瓷应用的研究也在不断地深入。
本文研究压电陶瓷的正压电效应,并提出了将阻尼振动机械能存储到蓄电池中的设想。本文设计了一种有效的阻尼振动机构,并用ANSYS软件分析了压电陶瓷的阻尼振动特性和电压输出特性,对不同成形模态的压电陶瓷的效果做比较,选择纯压电陶瓷片PZT-5A作为研究对象,对其进行输出电压影响因素的细致分析,并建立电路仿真模型。
本文在大量的文献资料的基础上,阐述了铅酸蓄电池的工作原理和充电要求,分析了压电陶瓷输出电压对其充电的可行性,并结合国内外的一些蓄电池模型提出了铅酸蓄电池的电路仿真模型。
传统单相有源功率因素PFC电路具有提高输出功率因数、减小谐波、改善输入电流的质量等性能。本文对蓄电池的充电电路采用充电泵PFC技术,它可以使输入电流从低电压端流向高压端,并展宽输入电流波形,经过一定的设计,使之跟随输入电压波形的变化。
利用MATLAB强大的模拟电子电路工作响应的功能,本文将三大模块(压电陶瓷电压源、铅酸蓄电池、充电泵PFC)综合起来,对其进行电路模拟,并运用方便的计算机辅助设计功能,对参数进行优化选择,得到最佳的充电控制电路。