随着社会经济的飞速发展,能源短缺与环境污染问题越来越受到人们的关注。目前我国的能源供应主要还是以消耗不可再生能源为主,这样既不利于生态系统的可持续发展,也对自然环境造成了巨大的污染,故可再生清洁能源的开发利用迫在眉睫。根据现有研究,不受电磁干扰的压电材料在机械力的作用下会发生弯曲形变,在其两端产生电位差实现机械能到电能之间的转换。压电材料本身具有成本低,结构简单的优点,并且能够加工成任意形状。压电材料因高效、低廉且清洁的优势引起了各国政府的密切关注,注重压电发电的发展前景和发展方向。论文从压电发电的新型能量采集设备、能量转换效率以及能量收集与转换电路三个方面概述了压电发电技术在国内外的发展现状,然后介绍了压电发电的理论基础及其发电特性。基于正压电效应设计了一种可利用低风速风能来驱动多片压电片振动的压电发电装置,用构造压力发电组件的方法来避免压电片发电量小的问题。该装置利用风力驱动悬梁臂式压力发电组件,使压电片振动而产生电能。依据压电材料的基本理论建立了压电发电装置的电功率输出模型,得出了压电发电装置输出功率与压电片参数的关系式,并采用基于状态空间模型的进化算法对装置进行优化设计,达到提高压电发电装置发电功率的目的。开展了能量转换装置的试验测试,实验结果表明,该装置可高效地完成环境能量向电能的转化。论文所设计的压电发电装置能通过风力驱动悬臂梁式发电组件,将压电片振动产生的电能经过整流电路、储能电路和电能变换电路后供负载使用。发电装置中压力发电组件的构造有利于提高压电发电装置的发电功率,通过对压电发电装置的优化设计实现装置的最佳工作环境。论文所设计的发电装置可为同类装置的设计及其优化提供参考,也为可再生清洁能源的开发利用提供了新的思路。