[發明專利]一種微型壓電發電機調頻方法

無效

• 申請號: 201210592977.8
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103051175A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 何青;閆震;杜冬梅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02N2/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發明屬于微型電源技術、節能技術領域，特別設計微型壓電發電機電源技術領域。?

背景技術

近年來，隨著物聯網技術的普及和發展，無線傳感器網絡也得到了廣泛的應用。無線傳感器網絡節點具有小尺寸和高密度特點，對其供電電源的能量密度、壽命和體積等的要求也越來越高，越來越苛刻，傳統的化學電池供電方式難以滿足其能源供給需求，因而也成為無線傳感器技術發展和應用的一個瓶頸問題。通過采集環境中的各種振動能量，將機械能轉換為電能的壓電發電機，可以持續不斷地為各種低功耗電子設備提供能量，可以有效地解決無線傳感器網絡能源供給難題。但是，當壓電發電機的工作頻率(固有頻率)與環境振動的頻率不匹配時，其能量收集效率急劇下降，難以滿足電子設備供電要求。因此，為了適應不同環境的振動頻率，要求壓電發電機的工作頻率必須能夠隨環境振動的頻率變化而變化。到目前為止，人們提出的各種壓電振動發電機，要么是工作頻率固定的，要么是通過手動調節末端質量塊的質心位置來改變其工作頻率，還沒有能夠實現連續、精密自動調節的壓電振動發動機。?

經檢索，在國內外公開的文獻中，沒有關于通過并聯電容來對壓電發電機進行調頻的方法及結構。?

發明內容

本發明克服了現有技術的缺陷，提出了一種通過連接并聯電容(或旁路電容)來連續自動調節壓電振動發電機工作頻率的方法及結構。?

本發提出的對明微型壓電發電機調頻方法，所述微型壓電發電機含有固定在支座上的兩個壓電電極，以及所述位于兩個壓電電極之間的支撐基板，在所述兩個壓電電極之間串接輸出負載；其特征在于，在所述的其中任意一個壓電電極上并聯一組并聯電容，使該壓電電極成為壓電調節層，所述另一個壓電電極成為壓電收集層；所述并聯電容含有至少兩個電容，且所有電容之間是并聯關系，所述每一個電容串接一個開關，用于控制該電容所在電路的斷開和接通；?

所述微型壓電發電機的固有頻率為：?

ωr=λr2EIml4=λr2(Ep+Es+Ep′)Iml4]]>

其中，?為常數項，ml為壓電發電機的質量，EI為彎曲剛度，E_p為壓電調節層的彈性模量，E_P’為壓電收集層的彈性模量，E_s為基板的彈性模量，I為慣性矩；?

壓電調節層的彈性模量為：?

Ep=(s11E-d312blhpCz)-1]]>