压电振动能量回收接口电路的设计与实验

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对振动能量的回收再利用已然成为近几年来节能环保领域的研究热点,而压电振动能量回收系统因其机电转换能力强、结构简单等优点,应用范围越来越广,成为研究重点。本文针对压电振动能量回收装置中的接口电路进行设计,同时搭建实验平台进行实验。本文的主要研究内容如下:利用压电学及电学相关理论知识,建立压电振子的电学模型,包括机电转换模型、等效电路模型、输出功率模型。对模型进行理论分析,推导压电振子的静态等效电容、开路电压、原始输出功率的表达式,为仿真分析提供了理论基础。应用电路仿真软件Multism对不同种类的能量回收接口电路进行仿真分析,从而得到各个电路的输出特性曲线,即输出电压、输出功率分别随负载变化的曲线,进一步获得最大输出功率和阻抗特性。搭建实验平台,制作电路实体,进行实验,得到连接接口电路后的输出电压、输出功率特性,通过实验验证仿真和理论分析的正确性。将所有的能量回收的情况进行比较分析,得到各个电路最大输出功率之间的关系。在分析单个压电振子电能回收接口电路的基础上,为提高压电振动能量回收的能力,对多压电振子进行发电特性研究。连接经典能量回收电路和并联电感同步开关电路,对多压电振子串联结构、并联结构的输出特性进行理论分析,并应用软件Multism进行仿真,得到不同连接方式下的输出电压和输出功率特性。搭建实验平台,对多压电振子结构的接口电路进行实验,验证仿真分析的准确性。
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