近年来,随着MEMS技术、无线传感网络的迅速发展及各种低功耗传感器件的不断涌现。从环境中直接获取振动能并通过机电转换为低功耗电子元器件供能成为可能。然而传统化学电池存在体积大、需要及时更换、易污染等诸多缺陷。因此,从环境中获取振动能量为这些低功耗电子元器件提供可持续供能的驻极体变间距式静电俘能器成为当今研究的热点。基于驻极体变间距式静电俘能器具有无需外接电源、输出电压高、易于MEMS器件单片集成,可通过调节间距来控制电容大小等优点。本文通过理论建模、数值模拟和实验测试等方法对双端固支梁变间距式驻极体静电俘能器进行了结构优化设计和输出性能的研究。本文在对驻极体静电俘能器进行了深入研究后,针对静电俘能器俘能带宽较窄等缺陷,引入磁铁显著地提高了半功率带宽,提高了驻极体静电俘能器的环境适应性。论文将双端固支梁变间距式驻极体静电俘能器作为研究对象,主要研究内容如下:(1)在对双端固支梁驻极体静电俘能器结构设计的基础上,对机械振动单元、静电俘能单元的工作机理进行了理论分析,利用ANSYS软件对双端固支梁结构进行了模态、谐响应等有限元仿真分析,验证了结构设计的合理性。利用COMSOL Multiphysics对平行板电容器电容变化量与空气间隙之间的关系及空间电荷密度的分布进行了仿真分析。最后通过Matlab/Simulink动态系统建模,对影响驻极体静电俘能器输出的各项关键参数进行了数值优化分析。分别研究了驻极体静电俘能器的输出功率、谐振频率、半功率带宽与驻极体表面电位、空气间隙以及负载电阻之间的关系。(2)根据ANSYS仿真分析及Matlab/Simulink数值优化结果,加工制作了双端固支梁变间距式驻极体静电俘能器样机,搭建实验系统并测试了激励频率、空气间隙、负载电阻、寄生电容等因素对静电俘能器输出性能的影响,验证了仿真的正确性。(3)针对线性驻极体静电俘能器的工作带宽较窄,提出了非线性驻极体静电俘能器。通过引入磁铁以拓宽半功率带宽,实验测试结果表明非线性斥力显著的提高了驻极体静电俘能器的工作带宽。(4)基于驻极体静电俘能器输出特点,设计了静电能量管理电路。使用Multisim软件对标准能量采集电路进行了仿真分析。最后对静电能量管理电路进行了加工并对MS621锂电池进行了充电实验。