本文關鍵詞：壓電振動能量回收系統(tǒng)DICH接口技術的研究與設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：能量回收技術是無線傳感網(wǎng)絡和便攜式電子設備向微型化發(fā)展的關鍵技術之一,在國內(nèi)外現(xiàn)有的幾種能量回收技術中,基于壓電材料將環(huán)境中的振動能轉(zhuǎn)化為電能的壓電振動能量回收技術引起了科研人員的廣泛關注,這是因為其具有輸出功率大、對電子器件不產(chǎn)生電磁干擾和體積小易于實現(xiàn)微型化,特別適合MEMS方面的應用。本文對壓電振動能量回收系統(tǒng)的接口電路進行了研究,主要的研究內(nèi)容和取得的成果如下:1.在壓電材料的壓電效應和壓電方程的基礎上,結(jié)合機械振動中的“彈簧-質(zhì)量-阻尼塊”模型建立了能量回收系統(tǒng)的機電耦合模型,并分析了系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換關系和影響回收功率的系統(tǒng)參數(shù)。2.對標準接口、同步電荷提取和串并聯(lián)同步開關電感四種常見的壓電能量回收接口技術進行了詳細的理論分析并推導出了在恒定位移和恒定激振力條件下的理論回收功率。3.設計了一種新的壓電能量回收接口電路——雙中間電容回收電路(DICH),分析了在位移恒定和激振力恒定條件下的理論回收功率,并比較了該接口電路與四種常見的接口電路在上述條件下的理論回收功率與負載和機電耦合系數(shù)的關系。結(jié)果表明:在恒定激振位移條件下,雙中間電容回收電路的回收功率與負載無關,約為同步電荷提取電路的2倍;在恒定激振力條件下,隨著系統(tǒng)機電耦合系數(shù)的增大,雙中間電容回收電路的回收功率先增大都趨于穩(wěn)定。4.在Multisim中建立壓電片的仿真模型,并對四種常見的接口電路和雙中間電容回收電路進行了仿真,對它們的仿真結(jié)果進行了比較。5.搭建實驗平臺,在相同的實驗條件下,觀測四種常見的壓電能量回收接口電路和雙中間電容回收電路的實驗波形和不同負載下的實際回收功率,并且將實際回收功率與理論回收功率進行分析比較。實驗結(jié)果表明:本文提出的雙中間電容回收電路的回收功率與負載無關而且約是同步電荷提取電路的2倍,有著優(yōu)越的性能。
【關鍵詞】：能量回收 振動 壓電片 接口電路 回收功率
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM619;TB535
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題的研究背景12
• 1.2 振動能量回收技術概述12-14
• 1.3 壓電能量回收技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 壓電材料14-15
• 1.3.2 耦合工作模式15
• 1.3.3 回收裝置的結(jié)構(gòu)形式15-16
• 1.3.4 頻率調(diào)節(jié)16-17
• 1.3.5 接口電路技術17-20
• 1.3.6 壓電能量回收技術應用實例20
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排20-22
• 第二章 壓電能量回收系統(tǒng)的機電耦合模型22-28
• 2.1 壓電效應22
• 2.2 壓電材料的特性參數(shù)22-23
• 2.3 壓電方程23-25
• 2.4 機電耦合模型25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 壓電能量回收接口電路的設計28-46
• 3.1 常用接口電路的原理和理論回收功率28-35
• 3.1.1 標準接口電路28-30
• 3.1.2 同步電荷提取電路30-32
• 3.1.3 同步開關電感回收電路32-35
• 3.2 雙中間電容回收電路35-41
• 3.3 接口電路理論回收功率分析與比較41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 接口電路仿真46-52
• 4.1 壓電片的仿真建模46
• 4.2 基于Multisim的接口電路仿真46-50
• 4.2.1 四種常見接口電路仿真46-48
• 4.2.2 雙中間電容回收電路48-50
• 4.3 接口電路仿真結(jié)果分析與比較50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 能量回收接口電路實驗52-63
• 5.1 實驗裝置52-54
• 5.2 實驗方法與結(jié)果54-60
• 5.2.1 標準能量回收電路55-56
• 5.2.2 同步電荷提取電路56-57
• 5.2.3 同步開關電感回收電路57-59
• 5.2.4 雙中間電容回收電路59-60
• 5.3 實驗結(jié)果比較與分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文工作總結(jié)63
• 6.2 今后工作展望63-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文70

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