直管谐振式低频压电声能量回收系统

为了高效回收环境中的声能,基于阵列式压电换能器、直管谐振腔以及能量回收电路提出了一种声能量回收系统.当声波进入直管谐振腔,管中产生谐振驻波作用于压电换能器,将声能转换为电能.本文设计了能量回收电路并且进行理论、仿真分析实验研究了压电振子数量、声波频率、声压级对输出电压的影响,分析了负载电阻对输出电压及功率的影响.实验结果表明,该装置可回收不同频率的声能量,在声波频率为96Hz时发电效果最优.当入射声压级为110dB时,不使用能量回收电路,输出交流电压有效值最高达12.9V,输出交流功率最高达到799μW;使用设计的能量回收电路,最高输出直流电压为64.2V,最高输出直流功率为473μW.该声能量回收系统不仅可以作为声能量采集器,还能对无线传感节点等独立工作的微型电子系统供能.

压电式提花经编机自升压节能控制电路设计

针对提花经编机压电贾卡针(piezo jacquard needle,PJN)的驱动电路存在功耗高、需要额外的高压电源等问题,设计了一种将自升压电路和工作电路集成为具有能量回收功能的新型PJN驱动电路。基于压电陶瓷晶片的压电方程和PJN结构,介绍了PJN的工作原理,详细分析了所提出的PJN驱动电路的工作模态,给出了电路模态转换的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制策略。新型PJN驱动电路采用储能电感器代替传统驱动电路的限流电阻器,不仅能够限制PJN的正向充电电流,减少能量损耗,而且可以利用从低压电源吸收的能量将PJN的低压供电电源自适应升压至工作状态所需的高压。为了验证电路的自升压过程,进行了仿真分析。仿真结果表明,该新型PJN驱动电路具有自升压功能,无须外接高压工作电源,仅需低压供电电源即可以高压驱动PJN,能有效降低功耗,实现节能环保,具有广阔的工程应用前景。

双耦合电感零输入纹波高增益QBC-VMU集成变换器

低输入电流纹波高增益DC-DC变换器是光伏、燃料电池等低电压输入分布式发电系统的重要组成部分,对推广应用可再生能源发电起着重要作用。该文基于二次型升压变换器和倍压单元,提出一种双耦合电感零输入电流纹波高增益QBC-VMU集成变换器。通过二次型升压变换器输入电感和储能电感的耦合,合理地配置匝比和耦合系数,可近似实现输入电流的零纹波。倍压电路中的储能电感由一对耦合电感代替,可获取高升压增益,且避免出现极限占空比。由箝位二极管和储能电容组成的吸收电路,可降低由漏感造成的开关管两端的电压尖峰;倍压电路中的续流二极管和储能电容组成的漏感能量回收电路,可降低能量损耗,提高变换器效率。该文在分析变换器工作原理及切换模式的基础上,搭建一台输入/输出电压为18V/200V的实验样机,样机测试结果验证了理论分析的正确性。

典型压电俘能器的发展现状与俘能机理分析

压电俘能器可以将环境中的机械能转换成电能,具有节能环保、易于微型化等优点,近年来引起了广泛的关注。在对比几种压电材料的性能和应用的基础上,介绍了压电振子的振动模式及结构形式,对标准能量回收电路(SEH)、串联同步开关电感电路(S-SSHI)、同步电荷提取电路(SECE)、并联同步开关电感电路(P-SSHI)、双同步开关电感电路(DSSH)等5种能量回收电路进行了分析,从理论上揭示了梁式压电俘能器(简支梁、悬臂梁)、盘式压电俘能器(周边固定、简支固定、中心固定)的俘能机理,并对压电俘能器的发展方向做了展望。

涡流板型切割磁铁半正弦波脉冲电源预制研究

预研中的上海同步辐射光源需要为其涡流板型切割磁铁提供幅度高达 10kA的半正弦波脉冲电流和相对较窄的脉冲宽度 (约 6 0 μs) ,并且光源需要此脉冲电源具有优良的性能 ,尤其是输出脉冲电流幅度稳定度和调节范围。为便于维护 ,将脉冲电源置于电源厅内 ,经RG2 2 0 /U高频高压同轴电缆与切割磁铁相连。本文介绍该脉冲电源的设计和研制结果。