摘要：为了提高涡激式微型风能采集装置能量回收功率,文章基于同步电荷提取(SECE)电路,利用MSP430超低功耗单片机系统,设计了硬件电路与控制算法。对压电双晶片的两端电压进行峰值检测,同时产生脉冲信号,控制电路中MOS管的导通与关断,缩短压电片积累电荷的能量损耗,提升电路的回收功率。实验结果表明,在风速为14,16 m/s和18 m/s的条件下,与经典电路相比,基于SECE电路的涡激式微型风能采集装置的能量回收功率分别提高了75.3%,52.2%和47.8%。

摘要：为了提高驰振压电风能采集器的性能,提出具有气动性能改进可能性的曲面阻流体设计,并进一步通过翼翅和附加端盖改进曲面阻流体的气动性能。通过FLUENT仿真和实验研究揭示了翼翅和附加端盖对曲面阻流体气动性能的影响规律。仿真与实验结果表明,翼翅和附加端盖曲面能够显著提高驰振压电风能采集器的气动与俘能性能,有效拓宽了其工作风速范围。

摘要：为提高PVDF压电薄膜的发电能力,研究了一种基于涡激振动机理的PVDF压电能量采集结构,将风能转换为电能以供微功耗电子产品使用。设计了信号调理电路将压电薄膜的电荷输出转换为电压输出,通过微型风洞实验分别研究了在不同风速下,单片、双片、3片PVDF压电薄膜串联、并联的发电性能。实验结果表明,所选取的PVDF压电薄膜的谐振频率稳定在50Hz左右;所设计的信号调理电路输出电压随着风速的增加而增加,可有效滤除高频噪声干扰;PVDF压电薄膜并联并在电路末端接匹配负载可有效提高负载功率,3片压电薄膜并联并在信号调理电路末端接1.25Ω负载时,负载功率最高可达36mW。

摘要：驰振式风能采集器作为风致振动式采集器的典型结构,具有良好的采集性能,在低功率设备,如微机电系统(MEMS)和无线传感设备等方面有着极大的应用前景。文中介绍了基于不同原理的驰振式风能采集器的最新进展,主要分为基于横流驰振和基于尾流驰振的风能采集器,分析总结了各种采集器的特点及性能,包括结构设计、切入风速、输出功率及有效风速范围。然后讨论了采集器在性能方面的提升方法,包括结构和接口电路的优化,以及在自供能无线传感器中的应用。最后对驰振式风能采集器的发展趋势进行了展望。

摘要：设计了一种多层薄膜颤振混合纳米发电机(MFFH-NG),能同时采集薄膜由于风致振动产生的摩擦电能与压电能。薄膜组成材料为聚四氟乙烯/银/聚偏氟乙烯/银/聚四氟乙烯(PTFE/Ag/PVDF/Ag/PTFE)。模拟分析了MFFH-NG中摩擦纳米发电机(TENG)和压电纳米发电机(PENG)的工作机理;实验分析了摩擦电极板之间距离变化时器件的开路电压,得出一个最优方案。MFFH-NG可以作为一种频率-风速传感器,传感精度为1.61 Hz/(m·s^-1)。风速为10 m/s时,测出开路电压峰值平均值为189 V,均方电压为101 V,单位面积的开路电压峰值平均值和单位面积的均方电压分别为5.73×10^4 V/m^2和3.06×10^4 V/m^2;外接负载电阻为10 MΩ时,峰值功率密度平均值达到最大,为345.2 mW/m^2,均方功率密度为23.6 mW/m^2。MFFH-NG作为直接供能源可以点亮90盏商用LED灯,发出的电能可以存储到电容器中,在风能采集和自供电系统中显示出良好的应用前景。

摘要：无线传感器网络凭借其体积小、布局灵活、可靠性强等优势,得到了日益深入的研究及应用,但是节点的工作寿命严重依赖供电电池的持续时间.为实现网络节点工作的持久性,研究了微型风力发电机供电的无线传感节点的设计,采用超低功耗电源管理电路,结合相应的MPPT算法(Maximum Power Point Tracking)实现风力发电机在变化风速下的最大功率点跟踪,并维持无线传感节点的稳定运行.实验结果表明,通过本电源管理电路及MPPT算法,风能采集单元对电机输出电能的转换效率提高到了75%,所采集能量提高为改进前的三倍,本设计可使无线传感节点依靠风能独立运行,具有一定的应用前景.

摘要：提出了一款新型的发卡式双稳态压电风能收集器,基于ANSYS Workbench有限元软件对其进行了流体分析,验证了收集器设计思路的正确性。在通过流体分析得到压电振子表面的压强后,对收集器进行了谐响应分析,结果表明在50Hz的风流频率作用下,该风能收集器能够产生44.8V的电压,足够为一些微小型设备提供电能。