近年来随着物联网的快速发展,无线传感网络（Wireless Sensor Network,WSN）在环境监测、可穿戴智能设备、安全监测等领域应用日益广泛。传统的无线传感网络节点使用电池供电,而电池会存在寿命有限、容易造成环境污染和更换成本高等缺点,因此从环境中俘获能量为WSN节点供电成为了一种有效的解决方案。环境中主要存在四种类型的能量:光能、热能、振动能以及电磁能。其中压电振动能由于能量密度大且存在广泛等优点而引起了广泛的研究兴趣。本论文通过分析压电元件的交流特性,能量传输特性、影响系统效率的主要因素,提出了自供电同步电荷提取（Self-power synchronous electric charge extraction circuit with single inductor,SP-SECE）设计,利用无源的峰值检测器实现了自供电的功能。但是该电路存在明显的开关相位滞后的问题,所以本文对该电路峰值检测结构进行改进,提出了低相位滞后同步电荷提取（Low phase delay synchronous charge extraction circuit,LPD-SECE）电路,以此来降低开关中相位滞后引起的能量损失。本文在对两个电路理论分析的基础上,进行了仿真以及实验,实验结果显示,LPD-SECE电路相比于SP-SECE电路俘能效率提升了4%,能量收集功率为标准能量俘获电路最大功率的3.10倍。由于单个压电元件俘获能量有限,且在同步电荷提取电路中,电感长时间处于不工作状态,因此提出了一种基于同步电荷提取的高效多压电能俘获（Design of high efficiency multi-piezoelectric energy harvesting circuit based on synchronous charge extraction,EM-SECE）电路。所提出的电路基于LPD-SECE电路结构,它含有多个压电能量采集模块,每个模块含有独立的峰值检测结构,利用单电感的异步分时复用,同步电感共享,实现了多个压电元件的振动能俘获,并进行了理论分析、仿真及实验。实验结果表明,相同实验条件下,单压电EM-SECE电路的能量收集功率为标准能量俘获电路最大功率的3.10倍,双压电EM-SECE电路的能量收集功率为两个单压电EM-SECE电路之和的0.97倍。