一种自感知型电感同步开关能量采集电路.pdfVIP

第27卷 第 11期 传 感 技 术 学 报 Vo1．27 No．11 2014年 11月 CHINESE JOURNALOF SENSORSANDACTUATORS NOV．20}14 A NovelSelf-SensingSynchronizedSwitchHarvestingon Inductor TANGWei，HUANGBoda，CAOJingjun，DUXin (SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China) Abstract：IthasbeenprovedthatbyapplyingtheSSHI(SynchronizedSwitchHarvestingonInductor)cangreatly improvethepiezoelectricvibrationenergyharvestingefficiency．However，additionalsensorandcontrollerisneeded tocontroltheswitchintheSSHIcircuit．Toreducethedependenceonexternalequipments，anew circuitcalledSS— SSHI(Self-SensingSynchronizedSwitchHarvestingonInductor)isproposed．Itcanachievetheswitch—on—offof SSHIautomaticallythroughanalogcircuitwithoutanyexternaltestingandcontrolequipment．Thispaperelaborates theprinciplesofSS-SSHI，analysistheworkstatusandoutputpowerofSS—SSHI．Boththeoreticalandexperimental resultsshow thattheharvestedpowercanbesignificantlyincreasedwithSS-SSHIcircuit，andthemaximum power— outputincreased99．23％comparedtotheSEH(StandardEnergyHarvesting)circuit． Key words：vibrationeneryg harvesting；SS—SSHI；self-sensing；piezoelectricity EEACC：1210；8260 doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．11．005 一 种 自感知型电感 同步开关能量采集 电路冰 唐 炜 ，黄伯达，曹景军，杜 昕 (西北工业大学 自动化学院，西安 710129) 摘 要：电感同步开关能量采集(SSHI)电路可显著提高压电式振动能量采集装置的工作效率，然而其开关控制需要外接传 感器和控制器。为此，文中提出了一种 自感知电感同步开关能量采集电路 (SS—SSHI)，可完全不依赖外部检测和控制设备，仅 通过模拟电路即可 自动实现 SSHI电路开关的自动开闭和电压翻转。本文阐述了SS—SSHI电路的工作原理 ，分析了SS—SSHI 电路工作状态及功率变化。理论和实验研究表明使用SS—SSHI电路能够显著的提高能量采集效率，相比于标准能量采集电路 (sEH)，最大输出功率可提高99．23％。 关键词 ：振动能量采集；电感同步开关采集电路；自感知；压电特性 中图分类号：TM919 文献标识码 ：A 文章编号 ：1004-1699(2014)11—1469-08 能源问题是当今世界广泛关注的热点问题，各 最早的能量采集电路 由二极管桥式整流和大电 国研究人员一直在努力寻找和开发新能源 ¨ 。近 容滤波构成。它被成为AC—DC标准能量采集 电路 年来，环境振动能量 已成为研究者的 “新宠”，被应 S