高效压电能量回收系统的优化设计

提出了一种新型的压电能量回收器件,通过一个开关功率变换器的辅助,系统的能量转换效率可提高400%.该功率变换器原型为Buck-Boost变压器,本项研究通过低功耗的控制电路对其进行了优化.利用Pspice软件对整个系统电路进行了建模和仿真,仿真结果显示,优化后的能量回收器件输出功率提高了3.4倍.     

液压挖掘机动臂能量回收实验系统研究

针对混合动力挖掘机设计研发过程中,进行动臂能量回收实验存在的一些问题,设计了一种模拟负载动臂能量回收实验系统,用来代替进行实际动臂系统中的能量回收实验.并通过建模仿真,对比分析了两种系统中的各项性能参数,验证了采用模拟负载系统进行实验的可行性.     

压电式振动发电研究与应用综述

随着对绿色环保能源需求的加大及新型高效压电材料的快速发展,压电式振动发电及技术日益受到国内外学者及企业的广泛关注。目前,研究领域已涉及大气气流振动发电、海洋洋流振动发电、公路振动发电、人流密集区踩踏发电、机械振动发电及纳米发电等众多方面,是一种具有长远发展潜力的电能获取方式。文章从压电材料、压电式振动发电能量获取、储存及应用现状进行了较全面综述,提出了压电式振动发电进一步的发展趋势。     

压电式振动发电机的建模及应用

振动式压电发电机是一种可为旋转机械故障诊断中的无线传感节点供电的微能源。本文设计了由压电悬臂梁、质量块和固定装置组成的振动式压电发电机,并建立了安装在恒速旋转机械上的悬臂梁式发电机的数学模型。分析了轴向分力对悬臂梁刚度和发电机频率的影响,在考虑悬臂梁受到轴向力影响的基础上,给出了发电机固有频率、输出电压和输出功率的公式。对一个安装于转动框架上的振动式压电发电机进行了测量,结果表明,当框架转动频率为14.25 Hz时,发电机的输出功率约为35 μW,随着旋转机械转动频率偏离发电机固有频率,发电机的输出功率很快降低。     

压电-气动隔振器的能量回收特性

为实现低频／高强度振动能量回收以及基于能量回收的主动振动控制,提出一种压电-气动隔振器,介绍了其系统构成原理,并进行了其能量回收特性的理论与试验研究。理论分析结果表明,压电-气动隔振器的发电能力是由环境振动强度、气缸／压电振子的结构性能参数、气体容积／背压等多种要素共同决定的。其他条件确定时,发电量／电压随背压增加呈指数规律递增,且存在最佳的压电振子的厚度及厚度比(基板厚度／总厚度)使发电能力最大。采用Φ60×0.9mm3双晶压电振子及Φ16×100mm3气缸制作了试验样机,测试了频率／背压／振动强度对输出电压的影响规律。结果表明,在给定试验条件下,压电 气动隔振器输出电压随背压及气缸活塞振幅的增加线性递增,0.4MPa背压时输出电压约为无背压时的5倍。此外,还存在最佳工作频率(5 Hz)使其输出电压最大。     

压电式摩擦振动能量收集的试验研究与仿真分析

针对机械系统中普遍存在的摩擦振动现象,结合试验分析和数值模拟的方法,提出采用压电材料进行摩擦振动能量收集的新思路.本研究搭建了一种既能产生摩擦振动,同时又能利用压电材料将振动能量转化为电能的试验装置,摩擦学试验结果验证了利用压电材料实现摩擦振动能量收集的可行性.利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行模拟,首先采用复特...     

非线性压电式能量采集器

由于非线性技术可使压电式能量采集获得较宽的振动频率和较高的输出电压,本文基于非线性振动研究了一种压电式能量采集器。基于Duffing模型测试得到了非线性压电能量采集器的振动方程,对其振动特性进行了仿真测试。在不同永磁体间距的条件下,测试了非线性压电式能量采集器的开路输出电压,结果表明,当激振台加速度为20m/s2时,该非线性压电式能量采集器的最大输出电压从线性系统输出时的131V提高到208V,最大输出功率为43.264mW,主共振频率变化范围达到18Hz。该Duffing模型的结构可以在小范围内改变非线性压电式能量采集器的共振频率,同时提高其输出电压。     

钢轨吸振器振动能量的多模态压电式俘能研究

提出一种结合钢轨吸振器与多模态压电式俘能器的新型振动能量回收技术,在有效减轻轨道振动的条件下,回收钢轨吸振器的振动能量为各类轨道监测设备供能.通过建立车轮-轨道-吸振器系统的振动分析模型,研究了能量回收模块对吸振器减振性能的影响规律,并使用谐响应分析研究了能量回收模块的发电能力.分析结果显示,当多模态能量回收装置安装在钢轨吸振器上时,不会对钢轨吸振器的减振性能产生明显影响.并且,多模态结构能有效拓宽0～600 Hz频率范围内的振动能量回收频带,提高振动能量的回收效率.     

能量回收式液压缸测试系统分析与研究

依据液压缸试验标准GB/T 15622-2005《液压缸试验方法》,设计能量回收式液压缸测试系统回路.通过流体系统建模仿真软件建立液压缸试验系统回路模型.针对液压缸负载效率测试的复杂性,分析了基于能量回收式原理进行液压缸负载效率试验的可行性及特点,并根据实例进行液压缸试验节能效率的计算,从而进一步验证能量回收式原理进行液压缸试验系统模型设计的正确性和可行性.     

压电式力传感器的低频补偿方法及实验验证

提出了一种压电式力传感器低频响应特性的补偿方法,该方法是在频域上完成的。首先,对压电式力传感器的输出信号进行后处理,将输出信号与补偿函数相乘即可获得补偿后的输出信号,其中,补偿函数是压电式力传感器放电时间常数的函数;然后,以P5H压电陶瓷片为例,分别对其施加已知的阶跃外力和低频简谐外力,并分别将补偿前后的测试结果与已知外力进行对比,从而实现对该方法的实验验证。验证结果表明:该方法可以对压电式力传感器的低频响应特性进行有效的补偿。     

液压系统的能量回收方法

介绍了执行器为液压缸和液压马达时,可实现运动负载能量回收的液压油路。     

电动汽车制动能量回收新设想

针对电动汽车发展的问题,阐述了电动汽车制动能量回收研究的必要性,分析了电动汽车制动能量回收技术的发展现状。在深入研究电动汽车制动能量回收技术的基础上,梳理出能够用于回收的能量、能量回收的效率、能量回收的经济性等关键因素,在此基础上提出了独立制动能量回收系统,并对关键技术作了阐述。     

馈能悬挂振动控制及能量回收性能研究

目前馈能悬挂系统未建立起一致的能量回收量化计算准则,无法对各类馈能悬挂进行比较评价。针对这一问题,采用功率流法分析对馈能悬挂不同工作状态下功率的转移流动进行详细分析,并给出悬挂系统各部分功率的量化计算公式,以此建立悬挂馈能能力评价准则。通过仿真试验检验新型馈能悬挂的控制性能及馈能性能,结果表明:与传统馈能悬挂相比,新型馈能悬挂车辆的乘坐舒适性在中高频段有所提高,馈能效率和馈能可行性显著提高,并且可实现悬挂系统的自供能。     

能量回收液力透平选型方法

对液力透平机组的特性进行阐述,提出液力透平选型计算方法,同时对液力透平的结构特点、选型中应注意的问题进行分析并提出国产化的相关建议。     

冷却系统能量回收温差发电器设计方法研究

为实现发动机冷却系统能量回收的回收利用,提出了基于数值计算对冷却系统能量回收温差发电器进行设计的方法,并利用发动机台架实验对该方法的可行性进行了验证。研究发现数值计算得到的散热系统温度和台架试验结果的偏差在3.5%以内,能量回收管阻力偏差为1.5%,这表明利用数值计算的方法对能量回收管和散热系统进行分析设计是可行的。进一步的实验表明,采用市售温差发电片对发动机冷却系统能量回收有一定的可行性,但是采用目前的结构形式使得温差发电器两端温差较小,导致其能量回收的经济性较差。     

压电式振动钻削工作台及其性能测试

在压电致动器的特点、性能简要分析的基础上,提出把压电致动器用做振动钻削振源的可行性,并进一步阐述了压电式振动钻削工作台的激振方式、结构形式,以及驱动与控制。对压电振动台的空载输出特性和钻削加工中的振动特性进行了测试和分析。测试结果表明,基于压电致动器的振动钻削工作台具有输出线性度好、波形基本不失真、振动参数畸变小、抗干扰能力强等特点,完全能够满足小孔和微孔振动钻削的需要。     

振动能量回收装置在电动物流车悬架系统的设计与应用

设计了一种安装于钢板弹簧和车桥之间的压电能量收集装置,用于收集悬架系统中损耗的振动能量.建立了四分之一车辆压电馈能悬架系统模型,并进行随机路面试验,通过拟合对比试验数据和仿真数据,验证了所建模型的准确性和可信性.分别在随机路面与脉冲路面输入下分析了不同工况下压电发电装置输出功率的均方根值(RMS),结果表明,在随机路面输入下,输出功率RMS与车辆行驶速度、载货状态成正比.在脉冲路面输入下,输出功率RMS随车辆行驶速度先增大后减小,车辆空载以30km/h速度行驶时,输出功率最大,为102.24W.     

刹车能量回收弹性势能蓄能方法研究

针对蓄电式刹车能量回收蓄能装置存在的电机要求高、电路结构复杂、能量回收利用效率低等问题,提出将刹车能量转换为弹簧弹性势能进行能量回收的方法。研制了采用弹簧势能回收制动能量的蓄能实验装置,实现了刹车动能的存储及在启动或加速时释放。对机构的理论能量利用效率进行了计算,对实验载体的实际能量回收效率进行了测试并与理论能量利用效率进行对比,验证了采用弹簧势能回收车辆制动能量的方法具有高效率的特点,结果表明该方法的技术路线可行,该技术具有推广价值。     

一种可定时发电的减速带振动能量回收装置

为减少能源浪费,设计了一种减速带振动能量回收装置,该装置利用两个单向轴承将减速带的下降和上升的运动转换为单向运动,使用行程开关控制离合器接合分离进而控制恒力涡卷弹簧发电时间,达到定时发电和产生稳定电流并回收能量的目的,提高能量使用率。