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当今世界,能源已经成为一种战略物资。它对一个国家的经济发展乃至存亡起着至关重要的作用。在石油、煤炭等能源物资日益枯竭的今天,节能这一课题具有十分重要的现实意义。
利用压电陶瓷存储振动能量的压电发电及其能量存储技术是一个新的节能研究领域,目前正处于探索阶段。国外已经研制出了收集人体运动能量的压电发电鞋,在利用人体的其他肢体运动发电方面也有一些研究,但是目前的进展不大。压电发电装置的优点在于结构简单、不发热、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的微小化、集成化等。本文针对车辆发动机及其他机械系统的由于振动浪费掉了大量能源这一现象,就压电能量存储技术方面作了一系列的探讨与研究。
本文根据振动能量的特点,设计了振动能量存储控制系统总体方案。首先从理论上分析了压电陶瓷的能量存储原理,然后从整流、DC-DC降压转换等方面分析了振动能量存储电路原理和控制系统中最常用的脉宽调制方法及其产生办法,详细阐述了振动能量存储控制系统软件的编写过程。该软件可以实现PWM波的占空比任意调节,稳定输出直流电压。
本文建立了以DSP微处理器TMS320LF2407A为主控制芯片的振动能量存储控制系统平台,该平台还包括组成振动能量存储控制系统所需的驱动、保护模块,采用PID算法,实现能量存储的高效和输出电压的稳定。实验结果初步表明,该振动能量存储控制系统能够将部分交流的信号转换收集存储。