本文關(guān)鍵詞： 磁控形狀記憶合金 振動(dòng)能量采集 電源管理電路 自供電電路　出處：《沈陽(yáng)航空航天大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信技術(shù)以及微機(jī)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，與之相關(guān)的微能源供電系統(tǒng)得到人們更多的關(guān)注，機(jī)械振動(dòng)能量廣泛存在于自然界中，研究表明，利用磁控形狀記憶合金(Magnetic Shape Memory Alloy, MSMA)的逆效應(yīng)可以將自然界中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和微機(jī)電系統(tǒng)的供電。為此，本文針對(duì)磁控形狀記憶合金振動(dòng)能量采集裝置及其能源管理電路進(jìn)行了研究。 首先分析了磁控形狀記憶合金振動(dòng)能量采集原理，利用MSMA試驗(yàn)系統(tǒng)研究在外力和磁場(chǎng)共同作用下產(chǎn)生感應(yīng)電壓的可行性，設(shè)計(jì)了振動(dòng)能量采集裝置。為確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，文中采用有限元分析軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并給出了振動(dòng)電機(jī)輸入應(yīng)力與輸出電壓的數(shù)學(xué)關(guān)系。 其次，為了提高能源管理電路對(duì)振動(dòng)能量的存儲(chǔ)能力及存儲(chǔ)效率，盡可能向負(fù)載提供最大能量，對(duì)振動(dòng)能量采集電源管理電路進(jìn)行研究，，提出一種基于反激式變壓器電源管理電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)間歇式供電負(fù)載進(jìn)行供電。設(shè)計(jì)了AC/DC整流電路、超級(jí)電容儲(chǔ)能電路、控制電路、脈沖信號(hào)發(fā)生電路、能量瞬間釋放電路、穩(wěn)壓電路，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。 再次，為了克服變壓器產(chǎn)生的電磁干擾，設(shè)計(jì)了基于DC/DC電源管理電路的能量采集，實(shí)現(xiàn)間歇式供電。由DC/DC升壓電路取代反激式變壓器，仿真結(jié)果驗(yàn)證了電路輸出電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)設(shè)計(jì)了基于功率因數(shù)調(diào)節(jié)的電源管理電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的持續(xù)穩(wěn)定供電。 最后，設(shè)計(jì)了基于LTC3108電源管理電路的振動(dòng)能量采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的持續(xù)供電。分析了LTC3108芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各部分功能，設(shè)計(jì)了基于LTC3108芯片的電源管理電路，并對(duì)其進(jìn)行仿真分析，搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)在輸入幅值和頻率波動(dòng)的情況下，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有良好的穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的電源，滿足對(duì)振動(dòng)能量的存儲(chǔ)能力及存儲(chǔ)效率的要求。并對(duì)本文的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，指明了課題進(jìn)一步的研究方向。
[Abstract]:With the development of wireless sensor network , wireless communication technology and micro - electromechanical system , the micro - energy power supply system related to it has been paid more attention , and the mechanical vibration energy is widely existed in nature . The research shows that using the inverse effect of Magnetic Shape Memory Alloy ( MSMA ) can convert the vibration energy in nature into electric energy , and realize the power supply to wireless sensor network and micro - electromechanical system . Firstly , the principle of vibration energy acquisition of magnetic control shape memory alloy is analyzed , and the feasibility of generating induction voltage under the action of external force and magnetic field is studied by MSMA test system . To ensure the rationality of structural design , finite element analysis software is used to verify the designed system , and the mathematical relationship between input stress and output voltage of vibration motor is given . Secondly , in order to improve the storage capacity and storage efficiency of the energy management circuit to the vibration energy , the maximum energy is supplied to the load as much as possible . The power supply management circuit based on flyback transformer is researched . An AC / DC rectification circuit , a super capacitor energy storage circuit , a control circuit , a pulse signal generating circuit , an energy instant release circuit and a voltage stabilizing circuit are designed , and the simulation experiment is carried out . Thirdly , in order to overcome the electromagnetic interference generated by the transformer , the energy collection based on DC / DC power supply management circuit is designed , and the intermittent power supply is realized . The DC / DC boost circuit is used instead of flyback transformer . The simulation results verify the stability of the output voltage of the circuit . At the same time , the power supply management circuit based on the power factor regulation is designed to realize the continuous and stable power supply to the load . In the end , the vibration energy collection based on the LTC3108 power supply management circuit is designed . The internal structure and functions of the LTC3108 chip are analyzed . The power management circuit based on the LTC3108 chip is designed . The system can output a stable DC voltage under the condition of input amplitude and frequency fluctuation .

【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG139.6;TB535

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本文編號(hào)：1482683