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随着科技的不断提高，微机电系统和无线传感网络以惊人的速度发展。采用传统电池进行供电已经不能满足当前的需求，寻找新型、环保、可再生的能量势在必行。能量回收技术迅速发展起来，其中压电式振动能量回收技术因其能量转换效率高、结构简单、易于实现微型化与集成化等优点，成为研究较为集中的能量回收技术。本文以悬臂梁式压电振动能量回收系统为研究对象，首先对压电悬臂梁上压电片的贴片位置和尺寸进行优化，然后提出了一种自供能同步电荷提取电路SP-SCE。 本研究主要内容包括：⑴介绍了压电材料、压电效应、压电材料特性参数和压电方程；对压电悬臂梁进行了理论分析，推导出了压电悬臂梁的应变方程、开路电压方程和能量方程。⑵设计了对压电悬臂梁上压电片位置和尺寸进行优化的运用数学求导的优化方法，运用数学求导先对开路电压方程求导得出压电片的最优位置再对能量方程求导得出最优尺寸，并给出了运用该优化方法得到前三阶模态下压电片最优位置和尺寸的算例。⑶设计了对压电片位置和尺寸进行优化的基于遗传算法的优化方法，运用遗传算法和能量方程可以同时得到压电片最优位置和最优尺寸，并给出了运用该基于遗传算法的优化方法得出前三阶模态下压电片最优位置和尺寸的算例。⑷运用Abaqus软件对压电悬臂梁进行了仿真分析，得出了前三阶模态下压电片的最优位置和最优尺寸。由基于数学求导法的优化方法和基于遗传算法的优化方法得出的算例结果和仿真分析得出的结果基本一致：一阶模态下压电片的最优贴片位置在梁根部，最优尺寸为梁长的一半；二阶模态下，压电片最优贴片位置在梁中部，最优尺寸为梁长一半；三阶模态下，压电片最优贴片位置在梁的三分之二处，最优尺寸为梁长的三分之一。⑸介绍了串联同步开关电感电路S-SSHI和自供能串联同步开关电感电路SP-S-SSHI的工作过程；在同步电荷提取电路SCE基础上提出了自供能同步电荷提取电路SP-SCE，对SCE和SP-SCE接口电路的工作过程进行了分析。运用Multisim软件对S-SSHI、SP-S-SSHI、SCE和SP-SCE接口电路进行了仿真分析。理论分析和仿真结果表明，自供能接口电路SP-S-SSHI和SP-SCE可以实现S-SSHI和SCE的功能且不再像S-SSHI和SCE那样需要外部信号控制开关通断而可以自主实现开关通断。