[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

本發明公開了一種自供電的振動能、熱能和光能協同收集系統，包括壓電換能器、熱電換能器、光電換能器和電能提取電路，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，熱電換能器用于俘獲熱能并將溫差轉換成直流電輸出，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，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，在能量收集未達到預設程度(即不能啟動脈寬調制控制電路)期間，實現振動能、熱能和光能協同收集，當能量收集達到預設程度時，實現更高效率的熱能和光能協同收集；優點是各種能量收集實現相互關聯，電路結構簡單，且能量收集效率較高。

技術領域

本發明涉及一種能量收集系統，尤其是涉及一種自供電的振動能、熱能和光能協同收集系統。

背景技術

自然環境中存在著多種形式的微能源，如振動、溫差和光照等。基于特定的換能原理，可將這些微能源轉換成電能從而為低功耗電子設備供電。比如，利用壓電換能器可以實現機電轉換，利用熱電換能器可以實現熱電轉換，利用光電換能器可以實現光電轉換。研究表明，小尺寸壓電換能器在1g加速度自然振動條件下，能夠輸出的交流電壓大約為3～10V；小尺寸的熱電換能器在2～5℃自然溫差條件下，能夠輸出的直流電壓大約為10～100mV；小尺寸光電換能器在自然光照條件下，能夠輸出的直流電壓大約為100～300mV。由于自然環境具有隨機多變和不可控制等特點，導致收集單一類型的微能源無法保證穩定的輸出功率與供電能力，無法很好地滿足低功耗電子設備的供電需求，因此有必要同時收集多種類型的微能源來提高輸出功率與供電能力。

當前，已經出現了可以同時收集多種類型的微能源的系統，但是該類系統僅是幾種單一類型微能源收集方案的簡單疊加，不同微能源各自采用獨立的電能提取電路，相互之間并無直接關聯，未能實現不同類型微能源之間的優勢互補與協同增效，導致整個系統電路結構的復雜冗余，且能量收集效率較低。如公開號為CN111200361A中國專利申請中公開了一種自供電的具有最大功率追蹤雙輸入雙輸出能量收集電路，該電路采用AC-DC整流倍壓電路收集來自交流輸入源以及采用DC-DC升壓電路收集來自直流輸入源的能量，AC-DC整流倍壓電路和DC-DC升壓電路在收集能量過程中分別獨立工作，電路結構較為復雜冗余，會消耗較多的能量，且該電路在初始階段僅AC-DC整流倍壓電路收集來自交流輸入源的電能，而DC-DC升壓電路需要AC-DC整流倍壓電路積累足夠能量后才能啟動工作，故此該電路能量收集效率較為低下。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電路結構簡單，且能量收集效率較高的自供電的振動能、熱能和光能協同收集系統。