随着能源紧缺与环境污染等问题的日益加剧,寻求一种更为清洁、高效、廉价的供能方式已成为各国政府所关注的重要问题。压电材料在受压的状态下便会在其两端产生电位差,即可以实现机械能与电能的转化。利用压电材料设计的环境能量采集装置具备成本低廉、结构简单、无电磁干扰等优点。近年来,压电发电技术已成为环境能量采集与应用领域的研究热点。论文首先广泛调研了国内外学者对于压电发电技术的研究现状,接着在分析压电发电的理论基础上研究了压力发电片形状对其固有频率以及产生电能大小的影响,并设计出一种可以利用风能来驱动多片压电片振动发电的装置,提出构造压力发电组件的方法来解决单体压电片发电量过小的难题,并根据该装置的发电特点制作出相应的实验装置以及能量收集与转换电路,对压电片以及装置的整体发电性能进行实验,进行的实验项目包括:压电片弯曲方向与弯曲曲率对发电量影响测试、压电片连接方式测试、压力发电组件数目以及组件所含压电片数目对发电性能的影响测试、装置在不同叶轮转速时的发电性能测试以及装置的整体发电效果实验。最后,运用ANSYS软件对压力发电组件进行模态分析。论文所设计的基于压电效应的风力发电装置能通过风能驱动叶轮旋转,利用叶轮的旋转扭力迫使压力发电片产生振动,将压电片振动输出的电能通过整流电路、储能电容以及DC-DC转换后供小功率负载使用。装置中压力发电组件的构造能有效解决单体压电片发电量过小的难题,通过对组件的模态分析可寻求组件的最佳工作环境。另外,针对不同形状压电片输出能力的研究为压力发电片的形状优化提供了理论依据。论文所研究的内容可为此类发电装置的设计优化提供参考,同时也为压电环境能量采集技术提供了新思路。