压电动能收集电路极限俘能性能研究

项目名称： 压电动能收集电路极限俘能性能研究

项目编号： No.61401277

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 梁俊睿

作者单位： 上海科技大学

项目金额： 27万元

中文摘要： 使用压电材料收集环境中的机械振动能量可以在收获清洁能源为诸如无线传感器节点等分布式设备供电的同时增加系统阻尼以降低多余振动对机械结构安全的威胁。以往研究表明，能量收集电路的改进对压电能量收集系统俘能性能的提升具有显著作用。新的电路拓扑不断刷新俘能性能的纪录，然而通过电路手段所能达到的俘能性能极限至今仍不明晰。本项目深入分析该俘能性能的理论极限，并以此为依据探索能进一步提升俘能性能的可行电路方案。为了实现此研究目标，我们将首先推导对应俘能性能的目标函数；从理论上求解能量收集电路的俘能性能极限；使用阻抗模型对已有压电能量收集电路的俘能性能进行统一表述；进而研究不同实际电路拓扑所引入的约束，及其俘能性能与理论极限之间的差距；最后给出使用多次同步开关翻转实现更高俘能性能的电路方案与工程实现。该课题的探索将为压电能量收集器的设计与优化，尤其是能量收集开关界面电路的进一步发展，提供理论与实践的指引。

中文关键词： 动能收集；压电材料；开关界面电路；俘能性能；

英文摘要： Harvesting mechanical vibration energy using piezoelectric materials can provides clean energy for powering distributed devices, such as wireless sensor nodes; in the meanwhile, by removing redundant vibration energy from a mechanical structure, the overa

英文关键词： kinetic energy harvesting；piezoelectric materials；switching interface circuit；energy harvesting capability；