非线性压电振动能量采集器与非线性接口转换电路的耦合动力学特性研究

摘要：

压电振动能量采集器是实现低功耗电子产品无线自供电的核心部件,其与非线性接口转换电路的耦合机理是提升无线自供电系统输出性能的关键理论.以非线性三稳态压电振动能量采集器及其4种非线性接口转换电路为对象,建立动力学模型,利用谐波平衡方法求解不同接口电路下系统耦合动态响应的稳态解;仿真分析了系统参数对接口电路输出特性的影响.研究结果表明,当机电耦合系数较小时,串联同步电感开并接口电路(S-SSHI)适合于频率小于7 Hz、负载电阻小于7.4×106 Ω 的场合,而并联同步电感开关接口电路(P-SSHI)则相反;当机电耦合系数较大时,直流电(DC)电路具有优势,功率达到4.5×10-3 mW;交流电(AC)电路和DC电路具有较宽的机电耦合系数范围,而P-SSHI电路和S-SSHI电路却较窄但输出功率高,最大输出功率可达到19.0×10-3和14.3×10-3 mW.实验验证了仿真结果的正确性.

关键词：无线自供电、压电振动能量采集器、谐波平衡法、非线性电路、耦合动力学特性

所属期刊栏目：43

分类号：TH825

资助基金：国家自然科学基金;浙江省自然科学基金项目

在线出版日期：2023-02-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：178-192