本文關鍵詞：壓電振動能量回收系統(tǒng)SSBI接口電路的研究與設計

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【摘要】：能量回收技術對微機電系統(tǒng)和無線傳感網(wǎng)絡實現(xiàn)低成本、實用化和自動化發(fā)展至關重要。自然環(huán)境中振動能廣泛存在且較易獲得,利用能量回收接口技術可以將振動能收集起來并轉化成電能使用。基于壓電效應的能量回收正是振動能量回收技術中的一種,其具有結構簡單、易于小型化,回收功率高,對電子器件不產生電磁干擾,節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,可以有效解決電池更換問題及大量的廢棄電池帶來的嚴重環(huán)境污染。本文針對壓電振動能量回收系統(tǒng)的接口電路展開如下研究:1.結合壓電方程建立振動能量回收系統(tǒng)的機電耦合模型。2.分析標準、SECE、并聯(lián)SSHI、串聯(lián)SSHI四種常用接口電路的工作過程,設計了一種新型的能量回收接口電路—SSBI接口電路,通過計算和理論分析比較了SSBI接口電路與四種常用接口電路在恒定激振位移和恒定激振力條件下回收功率的大小。3.運用Multisim仿真軟件實現(xiàn)了五種接口電路回收功率的仿真。4.搭建實驗系統(tǒng)平臺,通過實驗驗證了五種接口電路在恒定激振位移條件下回收功率。實驗結果表明:SSBI接口電路具有優(yōu)越的性能,當外接負載大于臨界負載后,SSBI接口電路回收功率與負載無關,大小約為SECE接口電路回收功率的2.5倍。
【關鍵詞】：振動 壓電片 能量回收 接口電路 回收功率 電路仿真
【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
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 課題研究背景12-15
• 1.2 壓電能量回收技術國內外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 壓電能量回收裝置15-20
• 1.2.2 壓電能量回收接口電路和儲能元件20-21
• 1.2.3 能量回收技術應用實例21-23
• 1.3 論文的研究內容與章節(jié)安排23-24
• 第二章 壓電能量回收系統(tǒng)的機電耦合模型24-33
• 2.1 壓電能量回收基礎理論24-30
• 2.1.1 壓電材料的分類與選型24-25
• 2.1.2 壓電效應簡介25-26
• 2.1.3 壓電性能參數(shù)26-29
• 2.1.4 壓電方程29-30
• 2.2 機電耦合模型30-32
• 2.3 本章小結32-33
• 第三章 接口電路設計與仿真33-55
• 3.1 基于Multisim的電路仿真33-34
• 3.2 四種常用接口電路34-44
• 3.2.1 標準接口電路34-36
• 3.2.2 并聯(lián)SSHI接口電路36-39
• 3.2.3 串聯(lián)SSHI接口電路39-41
• 3.2.4 SECE接口電路41-44
• 3.3 SSBI接口電路44-50
• 3.3.1 SSBI接口電路工作過程44-45
• 3.3.2 開關的最優(yōu)導通時間t45-46
• 3.3.3 恒定激振位移下的回收功率46-48
• 3.3.4 恒定激振力下的回收功率48
• 3.3.5 SSBI接口電路仿真48-50
• 3.4 回收功率的分析與比較50-54
• 3.4.1 恒定激振位移條件下的比較50-52
• 3.4.2 恒定激振力條件下的比較52-54
• 3.5 本章小結54-55
• 第四章 接口電路實驗55-66
• 4.1 實驗裝置與參數(shù)設置55-58
• 4.1.1 激光位移傳感器56
• 4.1.2 ATmega16 單片機56-58
• 4.1.3 實驗系統(tǒng)參數(shù)的測量58
• 4.2 實驗結果58-65
• 4.2.1 四種接口電路59-62
• 4.2.2 SSBI接口電路62-64
• 4.2.3 實驗結果的比較64-65
• 4.3 本章小結65-66
• 第五章 全文總結與展望66-68
• 5.1 全文總結66
• 5.2 研究展望66-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文73

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