環(huán)境振動(dòng)能量的液電捕集方法及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、由于振動(dòng)有時(shí)對人體、機(jī)器及設(shè)備造成的破壞性作用，大多數(shù)振動(dòng)能被認(rèn)為是有害的能量形式。人們設(shè)計(jì)了減振裝置將振動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暷?、熱能等耗散到大氣中。如此，振?dòng)能未得到有效利用，且造成對環(huán)境的噪聲、熱的二次污染。如將耗散的那部分振動(dòng)能量進(jìn)行捕集并利用，不僅可起到節(jié)約能源的目的，更重要的是可減少對環(huán)境的二次污染。而且，振動(dòng)能具有能量密度高和無污染的優(yōu)點(diǎn)，對其進(jìn)行捕集利用將成為一個(gè)具有光明前景的研究領(lǐng)域。
　　基于節(jié)能和環(huán)保的理念，本文提出一

2、種環(huán)境振動(dòng)能量的液電捕集方法，通過原理分析，建立工作機(jī)理模型，制作初始樣機(jī)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并運(yùn)用三階段多信號激勵(lì)方法實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)辨識，完成了能量捕集測試，探究能量捕集能力并分析振動(dòng)頻率、負(fù)載的影響。針對其捕集能力的不足，捕集方法作了整流液電改進(jìn)，完成改進(jìn)樣機(jī)制作，探究改進(jìn)樣機(jī)的能量捕集能力及其影響因素并與初始樣機(jī)的能量捕集效率作對比分析。論文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用液壓缸控馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)將振動(dòng)能捕集轉(zhuǎn)換為電能，通過對結(jié)構(gòu)

3、的原理分析、模型建立、樣機(jī)制作、模型參數(shù)辨識及實(shí)驗(yàn)測試可知，能量捕集能力隨振動(dòng)頻率的增大而增大，但高頻時(shí)捕集能力降低;能量捕集所得電壓隨負(fù)載增大而增大，負(fù)載與發(fā)電機(jī)內(nèi)阻最接近即阻抗匹配時(shí)發(fā)電功率最高，實(shí)驗(yàn)中在給定2Hz、10mm的正弦環(huán)境振動(dòng)條件下，當(dāng)連接負(fù)載2Ω時(shí)得到能量捕集的最大瞬時(shí)發(fā)電功率為5.12W。
　　(2)針對初始樣機(jī)中能量捕集電壓不高、發(fā)電功率較低及發(fā)電機(jī)正反向旋轉(zhuǎn)引起的發(fā)電效率降低和系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況，本文在液電傳

4、動(dòng)結(jié)構(gòu)中引入液壓整流閥組，將發(fā)電機(jī)的正反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為單向旋轉(zhuǎn)，消除了正反向旋轉(zhuǎn)的反向間隙，且將初始樣機(jī)中的直流發(fā)電機(jī)改裝為交流發(fā)電機(jī)，制作了整流液電傳動(dòng)的改進(jìn)樣機(jī)。
　　(3)通過對改進(jìn)樣機(jī)開展能量捕集測試可知，當(dāng)固定負(fù)載及振動(dòng)頻率時(shí)，改進(jìn)樣機(jī)對環(huán)境振動(dòng)能量的捕集能力隨振幅的增大而增強(qiáng);當(dāng)負(fù)載及振幅不變時(shí)，環(huán)境振動(dòng)能量捕集能力隨頻率的增大而增強(qiáng)，而隨后呈現(xiàn)下降趨勢;改進(jìn)樣機(jī)的發(fā)電功率與負(fù)載相關(guān)，實(shí)驗(yàn)中測得改進(jìn)樣機(jī)的最佳負(fù)載為15Ω