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电池作为电子产品的主要电源形式，其能量密度的提升远远落后于半导体器件的发展，能量捕获技术作为一种新型的电能供应方式可以延长电池的工作时间甚至取代电池。动能捕获作为能量捕获的一个重要分支，具有存在形式广泛、能量密度高且不受限制等优点，是目前的研究热点，也是本文的主要研究对象。
本文以惯性耦合作为动能输入耦合方式，选取电磁式机电转换机制，针对低频简谐振动和随机运动两种形式，分别对非线性谐振和非谐振两种动能捕获发电技术进行了研究。
首先以谐振式发电机为例，对动能捕获技术进行了理论分析，给出了广义模型及振动方程的统一形式，通过求解简化的线性谐振系统方程，给出了动能捕获发电系统的频率特性和能量流动规律。
在非线性谐振动能捕获发电技术研究方面，设计并研制了永磁弹簧结构的发电机样机及相应的低频简谐振动模拟平台。通过有限元分析得到了非线性恢复力和非线性电磁阻尼的变化规律，提出了一种普适性更广的寄生阻尼因数测定新方法，建立了发电机空载和负载时的模型并进行了修正。实验表明，所建立的仿真模型能够很好地描述发电机的实际工作状态。利用仿真模型研究了发电机的频率特性，并采用多维查找表技术实现了线圈结构参数的优化。
在非谐振动能捕获发电技术方面，设计并研制了不平衡转子结构的发电机样机，分析了样机的磁场分布并给出了改进设计。对样机施加随机晃动测试，结果表明样机能够输出可观的空载电压。
通过滞环比较电路和DC-DC稳压电路实现了发电系统瞬时高功率脉冲输出和连续低功率输出两种工作模式，并进行了仿真验证。搭建了Buck降压电路连接永磁弹簧结构的样机对不同负载电阻进行了测试。
最后，选取超级电容器作为储能单元，搭建了完整的动能捕获发电示范系统，带无线传感器节点和白光LED负载进行了实际测试，取得了较好的效果。