基于壓電效應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電方法研究.pdf

1、隨著能源緊缺與環(huán)境污染等問(wèn)題的日益加劇，尋求一種更為清潔、高效、廉價(jià)的供能方式已成為各國(guó)政府所關(guān)注的重要問(wèn)題。壓電材料在受壓的狀態(tài)下便會(huì)在其兩端產(chǎn)生電位差，即可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)化。利用壓電材料設(shè)計(jì)的環(huán)境能量采集裝置具備成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，壓電發(fā)電技術(shù)已成為環(huán)境能量采集與應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　論文首先廣泛調(diào)研了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于壓電發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，接著在分析壓電發(fā)電的理論基礎(chǔ)上研究了壓力發(fā)電片形狀

2、對(duì)其固有頻率以及產(chǎn)生電能大小的影響，并設(shè)計(jì)出一種可以利用風(fēng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)多片壓電片振動(dòng)發(fā)電的裝置，提出構(gòu)造壓力發(fā)電組件的方法來(lái)解決單體壓電片發(fā)電量過(guò)小的難題，并根據(jù)該裝置的發(fā)電特點(diǎn)制作出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置以及能量收集與轉(zhuǎn)換電路，對(duì)壓電片以及裝置的整體發(fā)電性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括：壓電片彎曲方向與彎曲曲率對(duì)發(fā)電量影響測(cè)試、壓電片連接方式測(cè)試、壓力發(fā)電組件數(shù)目以及組件所含壓電片數(shù)目對(duì)發(fā)電性能的影響測(cè)試、裝置在不同葉輪轉(zhuǎn)速時(shí)的發(fā)電性能測(cè)試以及裝

3、置的整體發(fā)電效果實(shí)驗(yàn)。最后，運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)壓力發(fā)電組件進(jìn)行模態(tài)分析。
　　論文所設(shè)計(jì)的基于壓電效應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電裝置能通過(guò)風(fēng)能驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，利用葉輪的旋轉(zhuǎn)扭力迫使壓力發(fā)電片產(chǎn)生振動(dòng)，將壓電片振動(dòng)輸出的電能通過(guò)整流電路、儲(chǔ)能電容以及DC-DC轉(zhuǎn)換后供小功率負(fù)載使用。裝置中壓力發(fā)電組件的構(gòu)造能有效解決單體壓電片發(fā)電量過(guò)小的難題，通過(guò)對(duì)組件的模態(tài)分析可尋求組件的最佳工作環(huán)境。另外，針對(duì)不同形狀壓電片輸出能力的研究為壓力發(fā)電片的形狀優(yōu)化