[發明專利]一種自供電的振動能、熱能和光能協同收集系統

有效

• 申請號: 202010902014.8
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112152307B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 夏樺康;夏銀水;錢利波;葉益迭
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H02J7/32
• 分類號: H02J7/32;H02J7/34;H02M7/217;H02M3/156
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

1.一種自供電的振動能、熱能和光能協同收集系統，其特征在于包括壓電換能器、熱電換能器、光電換能器和電能提取電路，所述的壓電換能器用于俘獲振動能并將振動能轉換成交流電輸出，所述的熱電換能器用于俘獲熱能并將溫差轉換成直流電輸出，所述的光電換能器用于俘獲光能并將光照強度轉換成直流電輸出，所述的電能提取電路包括反激式變換器原邊電路、反激式變換器副邊電路、脈寬調制控制電路、反激式變壓器和第一電容，所述的反激式變壓器具有原邊線圈和副邊線圈，所述的反激式變壓器用于將其原邊線圈處存儲的電能傳遞至其副邊線圈處，所述的第一電容為電解電容，所述的壓電換能器具有第一輸出端和第二輸出端，所述的光電換能器具有正極性輸出端和負極性輸出端，所述的熱電換能器具有正極性輸出端和負極性輸出端，所述的反激式變壓器具有第一連接端、第二連接端、第三連接端和第四連接端，所述的反激式變壓器的原邊線圈的一端作為其第一連接端，原邊線圈的另一端作為其第二連接端，副邊線圈的一端作為其第三連接端，副邊線圈的另一端作為其第四連接端，且第一連接端和第三連接端互為一組同名端，第二連接端和第四連接端互為另一組同名端，所述的第一電容具有正極性端和負極性端、所述的反激式變換器原邊電路具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述的反激式變換器副邊電路具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述的脈寬調制控制電路具有電源端、輸入端和輸出端，所述的壓電換能器的第一輸出端和所述的反激式變換器原邊電路的第一輸入端連接，所述的壓電換能器的第二輸出端和所述的反激式變換器原邊電路的第二輸入端連接，所述的反激式變換器原邊電路的第三輸入端和所述的脈寬調制控制電路的輸出端連接，所述的反激式變換器原邊電路的第四輸入端、所述的光電換能器的負極性輸出端和所述的反激式變壓器的第二連接端連接，所述的反激式變換器原邊電路的第一輸出端和所述的反激式變壓器的第一連接端連接，所述的反激式變換器原邊電路的第二輸出端和所述的脈寬調制控制電路的輸入端連接，所述的反激式變換器副邊電路的第一輸入端和所述的反激式變壓器的第四連接端連接，所述的反激式變換器副邊電路的第二輸入端、所述的熱電換能器的正極性輸出端和所述的反激式變壓器的第三連接端連接，所述的反激式變換器副邊電路的第一輸出端和所述的脈寬調制控制電路的電源端連接，所述的反激式變換器副邊電路的第二輸出端與所述的第一電容的正極性端連接，所述的光電換能器的正極性輸出端、所述的熱電換能器的負極性輸出端和所述的第一電容的負極性端均接地；

所述的反激式變換器原邊電路具有AC-DC整流功能，能夠將所述的壓電換能器輸出的交流電轉換成直流電，所述的反激式變換器原邊電路還具有振動能與光能協同提取功能，能夠控制所述的壓電換能器、所述的反激式變壓器的原邊線圈和所述的光電換能器在所述的壓電換能器輸出交流電峰值時刻發生串聯諧振，將所述的壓電換能器和所述的光電換能器提供的電能同時提取到所述的反激式變壓器的原邊線圈中，所述的反激式變壓器的原邊線圈中的電能自發轉移到所述的反激式變壓器的副邊線圈中，當所述的脈寬調制控制電路的電源端未接入工作電壓時，所述的脈寬調制控制電路的輸出端保持為低電平，當所述的脈寬調制控制電路的電源端接入所述的反激式變換器副邊電路的第一輸出端輸出的電壓信號時，所述的脈寬調制控制電路的工作電壓就緒，此時在所述的壓電換能器輸出交流電峰值時刻，所述的脈寬調制控制電路的輸出端輸出低電平，在所述的壓電換能器輸出交流電除峰值時刻的其他時段內所述的脈寬調制控制電路的輸出端周期性地輸出脈寬調制信號，此時所述的反激式變換器原邊電路具有單獨光能提取功能，當所述的脈寬調制信號為高電平時，所述的反激式變換器原邊電路與所述的光電換能器和所述的反激式變壓器的原邊線圈構成開關電路，單獨將所述的光電換能器提供的電能提取到所述的反激式變壓器的原邊線圈中暫存，當所述的脈寬調制信號為低電平時，所述的反激式變壓器的原邊線圈暫存的電能自發轉移到所述的反激式變壓器的副邊線圈暫存，所述的反激式變換器副邊電路具有同時轉移多種能量的功能，在所述的壓電換能器輸出交流電峰值時刻，所述的反激式變換器副邊電路將所述的反激式變壓器的副邊線圈中由所述的反激式變換器原邊電路傳遞過來的由所述的壓電換能器和所述的光電換能器提供的電能以及所述的熱電換能器提供的電能，同時轉移至所述的第一電容中，在所述的壓電換能器輸出交流電除峰值時刻以外的時段內，且當所述的脈寬調制控制電路的輸出端輸出的脈寬調制信號為低電平時，所述的反激式變換器副邊電路將所述的反激式變壓器的副邊線圈中由所述的反激式變換器原邊電路傳遞過來的由所述的光電換能器提供的電能和所述的熱電換能器提供的電能，同時轉移至所述的第一電容中，所述的反激式變換器副邊電路內設置有參考閾值，當所述的第一電容的電壓大于參考閾值時，所述的反激式變換器副邊電路的第一輸出端輸出作為所述的脈寬調制控制電路的工作電壓的電壓信號，反之不輸出電壓信號。