用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)技術(shù)方案

用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)，P由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。所述倍壓整流電路，利用二極管的單向?qū)ê碗娙莸某浞烹娞匦詠韺崿F(xiàn)電荷的累積和高壓輸出。所述振動型能量收集器，離不開后端的電源管理電路，電源管理電路通常為DC－DC型，其性能的優(yōu)劣不僅關(guān)系到壓電型能量收集器的輸出性能，也會影響到其后端在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)提供的用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)，克服壓電型能量收集器的接口電路中負(fù)載匹配及電路損耗問題，優(yōu)化壓電能量收集器的電路充分收集能量轉(zhuǎn)換器輸出的能量，提高了儲能效率。

Energy management system for vibration energy collector of power station transformer

An energy management system for a vibration energy collector of a power transformer. The P consists of a voltage doubler rectifier circuit, a vibration type energy collector, and a power management circuit of a vibration type energy collector. The voltage doubler rectifier circuit uses the unidirectional conduction of the diode and the charging and discharging characteristics of the capacitor to realize the accumulation of the charge and the high voltage output. The vibration energy collector, cannot do without the power management circuit back-end, a power management circuit is usually DC DC, its performance is not only related to the output performance of piezoelectric energy harvester, will also affect the back-end application in electronic systems. Energy management system for power transformer vibration energy collector is provided by the invention overcomes load matching and circuit loss problem of interface circuit of piezoelectric energy collector, circuit optimization of piezoelectric energy collector fully collect energy converter output energy, improve energy efficiency.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在各種環(huán)境能量中，振動能量因其存在廣泛，已成為近年來物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點自供能研究領(lǐng)域的熱點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、國防、航空航天和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理的不同，振動發(fā)電技術(shù)可分為靜電式、電磁式及壓電式三類。其中，壓電發(fā)電裝置發(fā)展最快，具有機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率較高、易于與微機(jī)電系統(tǒng)集成、成本較低、無電磁干擾且結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢。目前，變電站中的局部電子系統(tǒng)主要采用電力線供電或定期更換電池等傳統(tǒng)供電方式。采用電力線供電方式成本較高、體積與質(zhì)量較大且維護(hù)困難；而采用電池供電壽命有限，且在特定應(yīng)用場合更換困難。因此，利用電站變壓器的振動能量為電子系統(tǒng)節(jié)點供電，已成為解決電站變壓器電子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量自給。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術(shù)設(shè)計了一套電站變壓器振動能量收集系統(tǒng)的電源管理系統(tǒng)。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)，由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。所述倍壓整流電路，利用二極管的單向?qū)ê碗娙莸某浞烹娞匦詠韺崿F(xiàn)電荷的累積和高壓輸出。所述振動型能量收集器，離不開后端的電源管理電路，其特殊的發(fā)電機(jī)理要求電源管理電路必須提供一定的發(fā)電處理能力，電源管理電路通常為DC－DC型，其性能的優(yōu)劣不僅關(guān)系到壓電型能量收集器的輸出性能，也會影響到其后端在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用。對電源管理電路而言，壓電型能量收集器是一個容性負(fù)載，因此能量收集電路的設(shè)計不同于呈純阻性的傳統(tǒng)電路設(shè)計。所述振動型能量收集器的電源管理電路，儲能電路是根據(jù)20世紀(jì)美國科學(xué)家Mas提出的電池快充三定律，并結(jié)合壓電材料的高阻抗特性進(jìn)行改進(jìn)的充電電路，該充電電路以DC－DC變換器為核心，克服了發(fā)電材料輸出電能不穩(wěn)定、不可人為控制的缺點，將振動能量收集器上收集到的電能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定、可控制的電能，供蓄電池充電。本專利技術(shù)的有益效果是：用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)，克服壓電型能量收集器的接口電路中負(fù)載匹配及電路損耗問題，優(yōu)化壓電能量收集器的電路充分收集能量轉(zhuǎn)換器輸出的能量，提高了儲能效率。附圖說明下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)進(jìn)一步說明。圖1是橋式整流電路圖。圖2是倍壓整流電路理圖。圖3是儲能發(fā)電系統(tǒng)示意圖。圖4是DC－DC儲能電路原理圖。具體實施方式在圖1中，針對100Hz頻率的振動應(yīng)用環(huán)境，制備橋式整流電路。在圖2中，優(yōu)化后的倍壓整流電路，利用二極管的單向?qū)ê碗娙莸某浞烹娞匦詠韺崿F(xiàn)電荷的累積和高壓輸出。倍壓整流電路的優(yōu)點有：①即使交流電壓較低，利用耐壓較低的整流二極管和電容器也能得到一個較高的直流電壓，便于電能的輸出；②倍壓整流的輸出電壓是輸入電壓的幾倍，相比橋式整流電路要高，使壓電材料的輸出效率大幅提高。在圖3中，蓄電池在振動能量收集系統(tǒng)中的充電特性，設(shè)計和采用了儲能、即時放電和照明的充電策略，并對有限的電能進(jìn)行管理。對于壓電型發(fā)電材料，基于Mas的電池快充三定律設(shè)計了限流－恒壓快充模式的充電電路。在整個充電過程中，電池電壓將隨時間呈指數(shù)形式增加，但電池電流在充電初始階段為恒流充電階段，然后隨時間呈指數(shù)形式減小。因此可以預(yù)測：在充電之初電池電壓較低時，用一較大電流對電池充電，后充電電流逐漸減小，直至充滿為止。在圖4中，采用DC－DC升壓電路將發(fā)電體所發(fā)的電能升壓到3V并給鋰電池（每節(jié)350mA·h）充電。基于目前的振動發(fā)電模塊陣列規(guī)模，能夠提供工作穩(wěn)定、安全可靠以及功能切換方便的儲能電源（1W左右），為變電站應(yīng)急照明供電。照現(xiàn)有發(fā)電規(guī)模計算，日發(fā)電量約10mA·h，若儲能一年時間，則用于緊急照明約20h，如能擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模，將多套發(fā)電模塊并網(wǎng)組合起來，則能夠提供數(shù)百甚至上千瓦的儲備電能，在緊急情況下為變電站更多的設(shè)備提供充足的電力。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)，其特征是：由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。

【技術(shù)特征摘要】
1.用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)，其特征是：由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統(tǒng)，其特征是：所述倍壓整流電路，利用二極管的單向?qū)ê碗娙莸某?..

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李福來，
申請(專利權(quán))人：李福來，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21