[发明专利]一种压电能量收集装置及控制方法

权利要求书

1.一种压电能量收集装置，其特征在于：包括：压电收集器(1)，整流电路(2)，DC/DCBoost升压电路(3)、采样电路(4)、MPPT控制器(5)、光耦隔离电路(6)、驱动电路(7)、直流负载和蓄电池(8)、PC机(9)；

所述压电收集器(1)与整流电路(2)连接；

所述整流电路(2)与所述DC/DC Boost升压电路(3)连接；

所述直流负载和蓄电池(8)与所述DC/DC Boost升压电路(3)连接；

所述采样电路(4)与所述MPPT控制器(5)连接；

所述MPPT控制器(5)连接与所述光耦隔离电路(6)、驱动电路(7)连接；

所述驱动电路(7)与所述DC/DC Boost升压电路(3)连接；

所述PC机(9)与所述MPPT控制器(5)连接。

2.根据权利要求1所述的压电能量收集装置，其特征在于：所述压电收集器(1)包括：基座(1-1)、支撑层(1-2)、基板(1-3)、基板末端质量块(1-4)、加速度传感器(1-5)、数据采集卡(1-6)、压电悬臂梁(1-7)；

所述压电悬臂梁(1-7)固定安装在基板(1-3)和支撑层(1-2)之间，所述基板末端质量块(1-4)安装在所述压电悬臂梁(1-7)的非固定端；

所述基座(1-1)直接或间接的与支撑层(1-2)、基板(1-3)、基板末端质量块(1-4)、加速度传感器(1-5)以及压电悬臂梁(1-7)连接，用于固定上述组件；

加速度传感器(1-5)与数据采集卡(1-6)连接。

3.根据权利要求2所述的压电能量收集装置，其特征在于：所述压电悬臂梁(1-7)，包括：第一双晶压电陶瓷片(1-7-1)、第二双晶压电陶瓷片(1-7-2)、压电收集器电压输出正电极(1-7-3)、压电收集器电压输出负电极(1-7-4)；

所述第一双晶压电陶瓷片(1-7-1)、第二双晶压电陶瓷片(1-7-2)对称粘接在所述基板(1-3)上；

所述第一双晶压电陶瓷片(1-7-1)与第二双晶压电陶瓷片(1-7-2)并联连接，并用焊接方式分别各自引出一条导线，两导线的另一端焊接短接，作为压电收集器电压输出正电极(1-7-3)；

所述基板(1-3)表面焊接一根导线，作为压电收集器电压输出负电极(1-7-4)。

4.根据权利要求3所述的压电能量收集装置，其特征在于：所述第一双晶压电陶瓷片(1-7-1)与第二双晶压电陶瓷片(1-7-2)的材料、大小、形状完全一致。

5.根据权利要求4所述的压电能量收集装置，其特征在于：所述第一双晶压电陶瓷片(1-7-1)与第二双晶压电陶瓷片(1-7-2)所受到的应力方向和耦合电场方向相同。

6.根据权利要求5所述的压电能量收集装置，其特征在于：所述压电悬臂梁(1-7)的数量可以为1个或多个。

7.根据权利要求1所述的压电能量收集装置，其特征在于：所述MPPT控制器(5)中还包括：PWM发生器。

8.一种压电能量收集控制方法，依据如权利要求1-7中任一所述的收集装置，其特征在于，包括：

压电收集器收集振动源的能量转换为电能，并测量输出交流电压；

压电收集器输出的交流电压经过整流电路整流后输出直流电压：

整流电路输出的直流电压经过DC/DC Boost升压电路，输出大小可调的直流电压；

所述整流电路输出的直流电压和所述DC/DC Boost升压电路输出的直流电压传输到采样电路中，采样电路测得电压U和电流值I；

通过电导增量法的MPPT算法，判断采样电路测得电压U和电流值I之间的微积分关系，MPPT控制器输出相应的脉宽调制信息号，通过驱动电路调节DC/DC Boost升压电路中的开关器件占空比，调节DC/DC Boost升压电路输出电压。