振动能量收集与管理系统低能耗冷启动方法研究

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作者 石捷 汤宝平 +2 位作者 李俊 舒云龙 黄艺 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2020年第9期116-123,共8页

针对目前的能量收集与管理方法在系统能源消耗殆尽情况下无法实现自启动的问题,提出了一种振动能量收集与管理系统低能耗冷启动方法。冷启动电路基于电压阈值滞回窗闭锁开关控制逻辑,能够周期性地为系统提供高功率能量,实现系统自启动... 针对目前的能量收集与管理方法在系统能源消耗殆尽情况下无法实现自启动的问题,提出了一种振动能量收集与管理系统低能耗冷启动方法。冷启动电路基于电压阈值滞回窗闭锁开关控制逻辑,能够周期性地为系统提供高功率能量,实现系统自启动。冷启动电路工作阶段可划分为稳定阶段和初始阶段,首先分析冷启动电路在稳定阶段的工作特性,得出冷启动电路的电压阈值滞回窗特性及窗区间与元件参数之间的关系;然后分析冷启动电路在初始阶段的工作特性,得出冷启动电路在低压状态下的自启动逻辑;最后对电路进行电路功能测试、能量转换效率测试实验,实验结果表明:冷启动电路能够实现系统能源消耗殆尽下的自启动,且自身能耗低,仅消耗系统能量的4%。 展开更多

关键词 冷启动 电压阈值滞回窗 开关控制逻辑 振动能量收集与管理系统

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能量管理系统(EMS)第3讲数据收集与监视(SCADA) 被引量：27

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作者 周京阳 于尔铿 吴津 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期73-76,共4页

介绍ＳＣＡＤＡ的硬件系统、数据收集与事故处理、控制、历史数据与计划数据、顺序事件记录与故障记录。

关键词 数据收集 电力系统 能量管理系统 自动化

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振动能量收集结构及其电源管理电路发展现状 被引量：6

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作者 丁立群 方玉明 +3 位作者 王小丽 杨孟媛 储琪 陈文勤 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2016年第3期128-134,共7页

随着微机电系统技术和集成电路技术日趋发展,以化学电池为主的供能方式制约着微型器件的发展,为此国内外研究者提出从环境周围中收集能量,并将其转换成电能供给设备使用。文中从振动式能量收集结构设计和电路设计两个方面进行系统地归... 随着微机电系统技术和集成电路技术日趋发展,以化学电池为主的供能方式制约着微型器件的发展,为此国内外研究者提出从环境周围中收集能量,并将其转换成电能供给设备使用。文中从振动式能量收集结构设计和电路设计两个方面进行系统地归纳和分析,介绍了国内外不同类型的能量收集技术的研究现状。重点分析了电源管理模块,详细介绍了其工作原理,归纳总结出电路结构的优化和改进方法,并做了对比,提出了自己的想法和建议,为相关研究人员提供参考。 展开更多

关键词 振动能量采集 电源管理电路 微机电系统 发展现状

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基于分段线性系统的宽频振动能量收集器 被引量：9

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作者 张坤 武科迪 苏宇锋 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第9期140-145,共6页

研究了一种基于分段线性系统的宽频振动能量收集器,主要由抗磁稳定悬浮结构、弹性膜及感应线圈组成。在静止状态下,悬浮磁铁不需要任何外界能量稳定地悬浮在热解石墨板之间。当振动能量采集器受到水平振动激励时,悬浮磁铁在两热解石墨... 研究了一种基于分段线性系统的宽频振动能量收集器,主要由抗磁稳定悬浮结构、弹性膜及感应线圈组成。在静止状态下,悬浮磁铁不需要任何外界能量稳定地悬浮在热解石墨板之间。当振动能量采集器受到水平振动激励时,悬浮磁铁在两热解石墨板之间摆动;当摆动幅度比较大时,悬浮磁铁将与弹性膜发生碰撞使系统刚度呈阶段性变化;随着悬浮磁铁运动,感应线圈中的磁通量发生变化产生感应电动势,从而使外界振动能转化为电能。当水平激励振幅为5 mm时,系统的工作带宽达到3.2 Hz,最大输出电压达到78 mV,最大输出功率为56.3μW;当水平振动激励的加速度为3 m/s^2时,系统的工作带宽达到2 Hz,最大输出电压为44 mV,最大输出功率为18μW。 展开更多

关键词 分段线性系统 振动能量收集器 宽频 电磁感应

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具有迟滞触发特性的振动能量收集器管理电路

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作者 赵兴强 钱海林 +3 位作者 施金雷 丁宇 罗勇 邓丽城 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第3期40-44,共5页

在应用了电磁式振动能量收集技术的无线传感器网络节点中,针对半导体芯片在微能量供电的情况下会锁定在一个较低的亚阈值电压使其无法正常工作的问题,文中设计了具有迟滞触发特性的振动能量收集器管理电路。该电路在储能电压达到阈值之... 在应用了电磁式振动能量收集技术的无线传感器网络节点中,针对半导体芯片在微能量供电的情况下会锁定在一个较低的亚阈值电压使其无法正常工作的问题,文中设计了具有迟滞触发特性的振动能量收集器管理电路。该电路在储能电压达到阈值之前,开关断开,保证存储足够能量。通过Proteus软件对管理电路进行仿真并分析其工作原理。设计管理电路PCB,完成联调测试。实验证明:电路具有明显的迟滞触发性能,静态功耗低,能稳定为无线传感器网络节点提供充足电能。 展开更多

关键词 无线传感器网络 能量收集 电磁振动 迟滞触发 源管理电路 低功耗

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基于摩擦纳米发电机的输电线路振动能量收集装置

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作者 高思航 冯少轩 +3 位作者 刘咏熙 王锐 韦昊 罗小婷 《电力工程技术》 北大核心 2024年第5期208-215,共8页

在电力物联网蓬勃发展的当下,如何持续且长时间地供能成为了数以万计的传感器所要面临的技术难题。摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)作为新崛起的高效供能技术,在传感器的自供电领域有着非常广阔的应用前景。文中基于... 在电力物联网蓬勃发展的当下,如何持续且长时间地供能成为了数以万计的传感器所要面临的技术难题。摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)作为新崛起的高效供能技术,在传感器的自供电领域有着非常广阔的应用前景。文中基于摩擦电工作原理,利用多层弹性体结构的垂直接触分离TENG,设计出一种面向输电线路微风振动的多层弹性体TENG能量采集装置。通过振动能量采集器输出性能测试平台模拟输电线路微风振动状态,对不同频率和振幅下能量采集器的基本电气特性进行测试,结合电能管理策略,构建面向输电线路微风振动的振动能量采集自供电系统,实现宽频带振动能量的高效采集与转换,完成对商用传感器的供能。最后,通过输电线路振动缩比模型验证文中所设计振动能量采集装置的有效性与可行性。文中设计的振动能量采集自供电系统能够有效地将输电线路宽频振动能量转换为电能,具有结构简易、经济性好的特点,解决了电力物联网传感器不能持久绿色供电的问题。 展开更多

关键词 摩擦纳米发电机(TENG) 电力物联网 输电线路 微风振动 自供电系统 宽频带能量收集

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基于阵列型压电能量收集器的中高频自供电系统

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作者 赵晨曦 吴鹏凡 +4 位作者 邱宇 刘洪涛 刘宇 宋益辉 牟笑静 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第5期644-650,共7页

随着物联网(IoT)的发展,无线自供电传感是实现感知机体状态和飞行环境的重要技术手段。机体振动具有分布范围广,激励频率高和频域宽等特点,单一压电能量收集器难以有效俘获能量。针对上述问题,研制了一套基于阵列型压电能量收集器的自... 随着物联网(IoT)的发展,无线自供电传感是实现感知机体状态和飞行环境的重要技术手段。机体振动具有分布范围广,激励频率高和频域宽等特点,单一压电能量收集器难以有效俘获能量。针对上述问题,研制了一套基于阵列型压电能量收集器的自供电传感系统。该系统由阵列型压电能量收集器、电源管理电路、传感节点、低功耗蓝牙及微控制器组成。压电能量收集器采用压电厚膜方案,在谐振频率693 Hz,2 g下最高平均输出功率密度为4 mW·cm^(-3)·g^(-2)。电源管理电路采用改进的整流器设计和欠压锁定电路(UVLO)实现高效能量传输与能量释放,充电速度是普通整流器的1.3倍,最大输出功率达到1.32 mW,结合微处理器进行时序控制可达到动态平衡,实现了固定间隔时间持续的数据读取和发送。 展开更多

关键词 压电能量收集 民用飞机振动 电源管理 自供电传感系统

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MEMS压电阵列振动能量收集器 被引量：26

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作者 佘引 温志渝 +2 位作者 赵兴强 邓丽城 尚正国 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1033-1037,共5页

近年来,随着微能源的发展,微型压电振动能量收集器得到了广泛关注,但传统d31模式PZT薄膜微型压电振动能量收集器输出电压普遍较低,难以满足应用需求。为提高微型压电振动能量收集器的输出电压,论文提出了共质量块悬臂梁阵列压电振动能... 近年来,随着微能源的发展,微型压电振动能量收集器得到了广泛关注,但传统d31模式PZT薄膜微型压电振动能量收集器输出电压普遍较低,难以满足应用需求。为提高微型压电振动能量收集器的输出电压,论文提出了共质量块悬臂梁阵列压电振动能量收集器新结构,该结构包含压电悬臂梁单元组成的阵列和一个质量块,悬臂梁阵列共用质量块。采用有限元方法对该结构进行了优化设计,得到压电悬臂梁单元优化尺寸为3 mm×2.4 mm×0.05 mm,硅质量块优化尺寸为8 mm×12.4mm×0.5 mm。设计了MEMS压电阵列振动能量收集器加工工艺流程,加工出原理样件。在1 gn加速度,239.7 Hz谐振频率激励下,测试得到样件输出开路电压有效值为9.16 V;在最优化负载200 kΩ下,负载输出电压有效值为5.51 V,输出功率为151.8μW。 展开更多

关键词 微机电系统 振动 能量收集 压电 阵列

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可穿戴生理信息监测的自供电系统研究 被引量：2

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作者 李敏 李玲 +3 位作者 张加宏 高翔 刘清惓 王立 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期147-155,共9页

设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能。复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,... 设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能。复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,收集到的能量存储在超级电容中,同时设计了一套能够定时、按需供电的能量管理控制电路,控制生理信息监测系统每隔20 min上电一次,并且测量结束即刻断电。经测试,光电能量收集装置在室内从早上7点至晚上7点的平均输出功率达到590μW,压电能量收集装置在1.2 m/s的匀速步行状态驱动下的平均输出功率达540μW以上,复合能量输出功率能够稳定在1.124 mW以上,即20 min产电1.349 J。对系统各单元进行数据采集测试以及功耗测试,得出系统一个工作周期耗能1.04 J。从能量收支平衡来看,利用运动机械能与光能复合供电的生理信息采集系统可实现自我维持定时工作,具有一定的应用参考价值。 展开更多

关键词 可穿戴生理信息监测 自供电系统 复合能量收集 能量管理控制电路

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能量收集网络技术研究与发展 被引量：11

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作者 王哲 李陶深 +2 位作者 叶进 葛志辉 吴敏 《广西科学》 CAS 2019年第3期253-266,355,共14页

能量收集网络(Energy harvesting network,EHN)融合了新能源的优势,为能量受限型网络提供了解决方案,同时实现传统网络的节能减排,为网络的自治与永久运行提供发展前景。针对能量收集网络这一新的研究领域,本文分别从信息论视角、能量... 能量收集网络(Energy harvesting network,EHN)融合了新能源的优势,为能量受限型网络提供了解决方案,同时实现传统网络的节能减排,为网络的自治与永久运行提供发展前景。针对能量收集网络这一新的研究领域,本文分别从信息论视角、能量收集模型、离线与在线能量规划、无线能量与信息联合传输4个方面综述近年的研究现状与相关结论,旨在为能量收集网络的研究发展提供参考。 展开更多

关键词 能量收集网络 能量收集 能量管理 系统规划 无线携能通信

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一种基于故障监测的MEMS压电能量收集器 被引量：4

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作者 陈永军 温泉 +3 位作者 周雅慧 张颖异 贺显明 温志渝 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第3期383-386,共4页

为了实现对轮船发动机故障监测系统的可持续供电,针对轮船发动机振动特性以及故障监测系统应用需求,设计了一种基于d31工作模式的微机电系统(MEMS)压电振动能量收集器。该能量收集器采用了共质量块压电悬臂梁阵列结构,与传统单梁结构相... 为了实现对轮船发动机故障监测系统的可持续供电,针对轮船发动机振动特性以及故障监测系统应用需求,设计了一种基于d31工作模式的微机电系统(MEMS)压电振动能量收集器。该能量收集器采用了共质量块压电悬臂梁阵列结构,与传统单梁结构相比,其降低了MEMS压电振动能量收集器的机械阻尼。通过ANSYS软件对结构进行了优化设计,得到压电悬臂梁的优化尺寸为2.72mm×3.55mm×0.125mm,硅质量块的优化尺寸为14mm×8.45 mm×0.575 mm。设计了器件的加工工艺流程,并完成了芯片的制作。在加速度2g(g=9.8m/s2),谐振频率606Hz,最优化负载45kΩ下,输出电压为4.32V,输出功率为414.7μW,能够满足故障检测系统的可持续供电需求。 展开更多

关键词 微机电系统 压电 振动能量收集器 故障监测 阵列

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面向压电能量收集的传感器自供电电源设计 被引量：18

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作者 徐强菊 葛丽莉 +2 位作者 宗昌灏 杨雨诺 孙科学 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第2期213-216,共4页

随着物联网传感器网络的快速发展,微弱能量收集电路因其诸多优越性而备受关注。该文设计了一种基于压电能量收集技术的电路,其通过收集环境中的低频机械振动能量,经压电陶瓷(PZT)换能器产生交流电压,再经四倍压电路放大,并通过LTC3588-... 随着物联网传感器网络的快速发展,微弱能量收集电路因其诸多优越性而备受关注。该文设计了一种基于压电能量收集技术的电路,其通过收集环境中的低频机械振动能量,经压电陶瓷(PZT)换能器产生交流电压,再经四倍压电路放大,并通过LTC3588-1电源管理电路整流变换,最终产生一个可供低功耗传感器工作的可切换的标准电压。实验结果表明,该电路可有效支持低功耗传感器正常工作。 展开更多

关键词 压电换能器 振动能量收集 自供电 电源管理

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微生物燃料电池能量收集技术研究进展 被引量：3

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作者 付承彩 马凤英 杨亲正 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第3期108-112,116,共6页

微生物燃料电池(MFC)是一种将有机物中的化学能直接转化为电能的装置,在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。但MFC产电功率密度过低且不稳定,构成回路的外部电阻是一种耗能元件,能量均以热能的形式消耗,无法正常驱动电子器件... 微生物燃料电池(MFC)是一种将有机物中的化学能直接转化为电能的装置,在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。但MFC产电功率密度过低且不稳定,构成回路的外部电阻是一种耗能元件,能量均以热能的形式消耗,无法正常驱动电子器件。在实际应用中,需要考虑设计一种适用于微生物燃料电池的能量收集系统包括静态管理系统和动态最大功率点跟踪系统是MFC发展和实际应用的关键。能量收集系统可以将MFC产生的微弱能量存储变换,以合适稳定的输出间歇驱动负载,使MFC低能量输出具有了实际应用价值。重点阐述了针对于微生物燃料电池的能量收集技术及研究现状,并对未来研究方向和面临的挑战进行了展望。 展开更多

关键词 微生物燃料电池 最大功率点跟踪 管理系统 能量收集技术

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基于摩擦纳米发电机的输电线振动能俘获研究

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作者 刘征宇 路永玲 +2 位作者 王真 朱雪琼 刘子全 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第12期32-36,共5页

随着全球能源需求的增长和环境问题的加剧,输电线路振动能量收集技术成为研究热点。通过将输电线路的振动能量转化为电能,可以为电力系统提供额外能源补充,提升能源利用效率。提出了一种全方位能量收集摩擦纳米发电机(OEH-TENG),根据独... 随着全球能源需求的增长和环境问题的加剧,输电线路振动能量收集技术成为研究热点。通过将输电线路的振动能量转化为电能,可以为电力系统提供额外能源补充,提升能源利用效率。提出了一种全方位能量收集摩擦纳米发电机(OEH-TENG),根据独特的工作原理,在复杂环境中,高效收集振动能量,克服了传统TENG输出功率不足的问题。OEH-TENG具备高适应性和可定制性,能为输电线路监测系统提供持续稳定的能源支持,具有重要的应用前景。 展开更多

关键词 摩擦纳米发电机 输电线路 能量收集 电源管理电路 振动能量

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针对机械振动监测的无线传感器节点电源电路 被引量：2

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作者 赵晓艳 熊晓燕 丁丽芳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第10期73-75,共3页

每个无线传感器节点的供电方式决定了整个无线传感器网络的生存时间,从传感器所处的环境中获取能量,再将收集到的能量转换成电能给无线传感器节点供电的方式已经成为未来趋势。根据无线传感器节点的间断采集与发送数据的特点,即根据无... 每个无线传感器节点的供电方式决定了整个无线传感器网络的生存时间,从传感器所处的环境中获取能量,再将收集到的能量转换成电能给无线传感器节点供电的方式已经成为未来趋势。根据无线传感器节点的间断采集与发送数据的特点,即根据无线传感器节点的瞬时功率大和平均功率小这一特点,设计了针对用于振动环境的无线传感器节点的电源管理电路,每次当储能元件的电压达到阈值时,依次向射频模块和微处理器模块交替供电。利用Orcad/Pspice计算机软件进行了电源管理电路的参数优化并且模拟仿真,优化电路各个元器件的参数,使电路输出满足设计要求,并进行了电路功能的验证。 展开更多

关键词 无线传感器节点 振动能量收集 电源管理电路 模拟仿真

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