[發明專利]變頻式低頻振動能量采集管理系統

在審

• 申請號: 202211094596.7
• 申請日: 2022-09-04
• 公開（公告）號: CN115589163A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 韋甜柳;李巍巍;周強;孫建超;邱弈茗
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;山東理工大學
• 主分類號: H02M5/16
• 分類號: H02M5/16;H02M1/08;H02J7/32
• 代理公司: 淄博市眾朗知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 37316
• 代理人: 丁鵬鵬

變頻式低頻振動能量采集管理系統，屬于能量采集管理電路領域。控制電路(2)的能量輸入端與能量采集主電路(1)的能量輸出端連接，控制電路(2)的信號輸出端與能量采集主電路(1)的信號輸入端連接；能量采集器(3)的能量輸出端同時控制電路(2)的能量輸入端與隔離變壓器(8)的能量輸入端，隔離變壓器(8)的能量輸出端串聯整流電路(5)后與儲能模塊相連，隔離變壓器(8)的能量輸出端還連接有用于為直流負載供電的反激變換電路(10)。本發明使得能量采集器更多電能輸出，實現對能量采集器的最大功率跟蹤。儲能模塊能夠實現儲能，從而驅動負載或者無線傳感器網絡節點。

技術領域

變頻式低頻振動能量采集管理系統，屬于能量采集管理電路領域。

背景技術

隨著傳感器、微電子、納米技術的發展，低功耗微型無線傳感器網絡已經被廣泛應用于各種檢測領域，在實際應用過程中，負責信號處理與無線傳輸的硬件電路與傳感器一體化設計構成無線傳感器網絡節點，節點正常工作時需要電池供電，但是由于網絡節點分布廣泛，并且大部分節點完全植入被測物體或者人體中，很難接觸到外部環境，因此更換電池的難度與成本非常高。為解決此問題，目前采用能量采集器將環境中的振動能量轉換為電能，但是由于能量采集器產生電能為交流電信號，且輸出能量微弱，因此需要設計與能量采集器匹配的能量采集管理電路來實現對能量采集器輸出能量的轉換與存儲。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠對能量進存儲，從而驅動負載或者無線傳感器網絡節點的變頻式低頻振動能量采集管理系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該變頻式低頻振動能量采集管理系統，其特征在于：包括能量采集主電路以及控制電路，控制電路的能量輸入端與能量采集主電路的能量輸出端連接并導通，控制電路的信號輸出端與能量采集主電路的信號輸入端連接；

所述能量采集主電路包括能量采集器、隔離變壓器、整理電路以及儲能模塊，能量采集器的能量輸出端同時控制電路的能量輸入端與隔離變壓器的能量輸入端，且在能量采集器與隔離變壓器之間設置有控制開關模塊，隔離變壓器的能量輸出端串聯整流電路后與儲能模塊相連，隔離變壓器的能量輸出端還連接有用于為直流負載供電的反激變換電路，隔離變壓器的能量輸出端與反激變換電路的能量輸入端之間設置有供電開關模塊，控制電路的信號輸出端同時與控制開關模塊的信號輸入端和供電開關模塊的信號輸入端連接。

優選的，所述的能量采集器包括電壓源以及采集電容，電壓源的兩個電極分別與采集電容的兩端連通，電壓源的兩端同時與隔離變壓器的能量輸入端和控制電路的能量輸入端連接。

優選的，所述的控制開關模塊包括信號控制開關，所述的供電開關模塊為供電開關。

優選的，所述的控制電路包括開關控制電路以及脈沖輸出電路；能量采集器的能量輸出端同時連接開關控制電路的能量輸入端和脈沖輸出電路的能量輸入端，脈沖輸出電路的信號輸出端同時連接開關控制電路的信號輸入端和供電開關模塊的信號輸入端，開關控制電路的信號輸出端與控制開關模塊的信號輸入端連。

優選的，所述的供電開關模塊包括供電開關控制器以及供電開關執行器，供電開關控制器的信號輸入端與脈沖輸出電路的信號輸出端連接，供電開關控制器的信號輸出端與供電開關執行器的信號輸入端相連，供電開關執行器設置在整流電路的能量輸出端與反激變換電路能量輸入端之間。

優選的，所述的控制電路還包括電容能量檢測電路，電容能量檢測電路的檢測端與儲能模塊連接，電容能量檢測電路的信號輸出端與脈沖輸出電路的信號輸入端連接。

優選的，所述的控制電路還包括AC-DC電路，AC-DC電路的能量輸入端與能量采集器的能量輸出端連接，AC-DC電路的能量輸入端同時與開關控制電路的能量輸入端和脈沖輸出電路的能量輸入端連接。