一种基于压电俘能器供电的温度测量系统设计

物联网时代传感器节点往往分布广泛,且有时传感器节点放置位置不易触及,电池能量一旦用尽不易更换,该传感器节点就无法正常工作。为此,该文设计了一种基于压电振子振动能量供电的微功耗温度测量系统,该系统利用压电振动能量收集装置将环境中存在的低频振动能量转换为电能并收集存储,并为设计的微功耗温度测量系统供电从而实现温度信号采集和发送。提出了一种基于干簧管的能量采集电路,其采集效率是标准能量采集电路的32倍,最后通过试验验证了该系统的可行性与准确性。     

一种低功耗的微弱能量收集电路设计

为了实现高效率地收集环境中的各种微弱能量,设计了一种低功耗的微弱能量收集电路。采用LTC3588-1电源管理芯片为核心的电压变换电路、LTC4071充电控制芯片为核心的充电控制电路、TPL5100为核心的定时器电路搭建低功耗微弱能量收集电路,设计的电路能够将收集到的微弱能量转换为电能存储到锂电池或者提供给负载供电。实验结果表明,设计的低功耗微弱能量收集电路实现了微弱能量的收集,能量收集电路自身平均功耗低至182μW,验证了收集微弱能量给无线传感器网络节点供能的可行性,电路因低功耗、低成本等优点,具有应用前景。     

振动能量收集电源电路设计

利用凌力尔特推出的电源集成芯片LTC3588-2,设计出适用振动能量收集的高集成度电源电路。根据压电材料能量收集器特性,建立了以理想电流源为基础的电路模型,用于电路仿真。通过调节收集器自身的振动频率,以及使用具备微弱泄漏电流特点的电容,使振动能量到电能的转换效率最大化。测试结果表明,该电源可以断续输出5 V的稳定电压,为低功耗、短工作时间的无线传感器设备供电。     

一种基于压电效应的振动能量收集电路

为了收集环境中的振动能量,实现传感器等低能耗器件的自供能,设计了一种可收集环境中低频机械振动能量的发电电能收集电路,通过三倍压电路将压电晶体产生的交流电压进行倍压放大,利用LTC3588-1电源管理芯片中的低噪声全波整流及高效降压转换器进行变换,获得可为传感器等低能耗器件供电的直流电压。分析与实验表明,设计的振动能量收集电路可为传感器等器件提供电能,实现微弱电能的收集。     

基于Fe-Co-V合金的逆磁致伸缩效应高性能振动发电

旨在探讨和研究磁致伸缩振动发电技术的设计方案。磁致伸缩振动发电是一种利用磁致伸缩材料将振动能转化为电能的技术。该技术具有体积小、重量轻、能量转换效率高等优点,适用于微型能量收集和无线传感器网络等领域。目前磁致伸缩振动发电技术仍面临一些挑战,例如低效率和能量输出不稳定。因此,研究的目标是设计和优化一种磁致伸缩振动发电装置,以提高能量转换效率和稳定性。将采用优化的材料选择、结构设计和电路调整,通过实验研究不同设计参数对发电效果的影响,并对实验结果进行分析和评估。预期结果将为磁致伸缩振动发电技术的进一步发展和应用提供有益的参考和指导。     

井下微能量收集装置设计

井下无线传感节点能量有限,可利用能量收集技术将井下环境能量转换为电能为传感节点供电,从而延长无线传感节点生命周期。测试并分析了井下巷道弱光环境下光照强度,结果表明距光源1～2m范围内,光照强度为50～170Lux,符合非晶硅、钙钛矿等光电材料工作范围,因此将井下弱光能量转换为电能具有可行性。采用30cm×40cm非晶硅光伏电池板、BQ25505型电源管理芯片和锂电池设计了一种井下微能量收集装置,可将井下弱光能量转换为电能并存储。针对井下环境能量不连续的特点,设计了能量缓存机制,即采用容量较小的可充电锂电池为能量缓存电池,选用较大固定容量的锂电池为备用电池,当可充电锂电池电压达到设计值时由其供电,当电压不足时切换备用电池供电,确保无线传感节点正常工作。对微能量收集装置进行了实验室及井下测试,结果表明:装置在50Lux以上光照强度条件下即可输出毫瓦级电能;当井下光照强度达到170Lux以上时,装置能够利用转换的能量为低功耗无线传感节点供电,无需启用后备电池;当光照强度未达到170Lux时,能量缓存机制协调可充电锂电池和备用电池为无线传感节点供电,有效提高了节点生命周期。     

便携式XRF能谱仪中锂离子电池恒压转换器的研究

便携式XRF能谱仪采用锂离子电池供电,锂离子电池放电过程中,输出电压随时间逐渐减小,影响能谱仪检测结果。为消除该不利影响,采用Buck-Boost拓扑结构,基于LTC3789设计宽输入范围、高转换效率的恒压转换器,将锂离子电池转换为恒电压输出。详细介绍了恒压转换器的设计过程,并对其功能和效率进行实验,结果表明：该恒压转换器输出电压稳定,转换效率高,满足使用要求。     

可充电式混合动力汽车电池管理系统设计

电池是可充电式混合动力汽车的关键部分,因此对电池进行有效的监控与管理非常有必要.系统基于Linear Technology公司的LTC6803-2电池管理芯片和TI公司的DSP TMS320F2812,完成电池组的管理与监测.F2812芯片通过SPI接口对LTC6803-2芯片进行了通信与控制,并且通过CAN总线将采集到的电池电压、电流、温度等信息传送至整车控制器,并且实时监测保护电池组.系统通过在Matlab/Simulink中建立模型,并通过Embedded IDE Link生成代码对程序进行了设计,该系统的电池电压测试结果误差在0.01 V以内,满足精度要求.     

基于LTC6804的电池参数采集系统设计

分析目前电池参数采集的方法,提出采用LTC6804进行电池参数采集的方法。电池参数采集系统硬件包括LTC6804单体电池电压检测、NTC温度检测、LT3990供电、dsPIC30F控制部分、通信隔离等。测试表明,系统运行稳定,电压相对误差和温度相对误差分别低于±0.1%和±3%,可以为电池管理系统提供可靠的数据,在实际工程应用中具有很好的应用价值。     

汽车行驶减振带振动发电仿真研究北大核心CSCD

为了有效地采集减速带振动的能量,提出了一种采用Cymbal换能器的机电转换装置。汽车通过的压力经减速带传递到换能器使其产生轴向和径向位移,通过压电效应将机械能转化成电能。根据振动力学建立车辆减速带和压电换能器的耦合振动模型,利用压电学原理研究了机电转换理论,运用Newmark算法对发电系统输出电能进行仿真。仿真结果表明,所建模型能将振动机械能转换为电能,当车辆以10 km/h通过时最大会产生204.78V的电压和0.768mW的功率。对于开拓减速带发电新思路具有借鉴意义。     

锂电池组关键参数模块化在线检测方法研究

锂电池是一种新兴的绿色清洁能源。与其他的化学电池相比,锂电池具有寿命长、能量密度高的优点。由于电池组电压、电流、温度等关键参数至关重要,采用模块化设计思路,结合芯片采集与高可靠数字通信基础,研究了一基于LTC6804的锂电池组关键参数检测的硬件系统。对锂电池组的关键参数进行了研究。采用STM32作为控制中心,LTC6804作为电压采集芯片,INA219作为负载电流检测模块,DS18B20作为温度检测器件。系统的电路板尺寸为110 mm×84 mm。其具有高集成度、空间利用率高的特点。试验结果表明,系统下单体电压值采集绝对误差低于2 mV、电流值采集绝对误差为10 mA、温度采集绝对误差为0.5℃,整个系统具有较高的精确度和可靠性。该系统可为锂电池组提供关键参数的精确检测,对锂电池组的安全运行有着重要意义。     

高压电容取电技术的研究与设计

针对传统技术中采用电压互感器分压带来的不便,设计出基于电容式高压取电的新型取电设备。该设备将电容、变压器串联构成串联电路,由此实施高压取电;利用电容式高压取电原理,设计了新型的高压取电电容;在电路中增加继电器监测单元和过电流监测单元,保证了电路的安全性;通过电容分压,有效地将电路中的高压转换为低压,将得到的电能存储到超级电容器组中,超级电容器组用作供能装置向电力线电网线路中的负载输出电能,供负载使用。试验表明,采用电容式分压原理进行高压取电,不仅用法灵活,减轻了电力线路的运行负担,还提高了带载能力,具有较好的实用价值。     

一种自供电销轴受力检测系统研究

为了实现采煤机在作业中摇臂与连接架之间的连接销轴的受力实时检测,提出了一种基于压电振动俘能自供电销轴受力检测系统,不仅为销轴过载保护提供了重要依据,而且有效解决了经常更换电源的问题。将采煤机工作过程中的振动能量有效的转换为电能,为传感器和无线采集模块提供稳定充足的电能。通过多个现场测试表明,检测系统的自供电性能稳定,截取采煤机900s内工作时间进行分析,得到销轴X、Y、Z方向上最大载荷分别为16.26173 kN、51.32143 kN、303.93931 kN,测试结果与实际工况相接近,验证了基于压电振动俘能装置的自供电销轴受力检测系统应用于实际工程检测的可行性和精确性。     

基于LTC6803-4的电池管理系统信号采集技术研究

为延长储能系统电池使用寿命和降低电池使用成本,开发了基于LTC6803-4的电池信号采集单元.采用LTC6803-4解决了电池管理系统中电压信号采集电路复杂的问题,独立电源给芯片供电能够实现掉电情况下的电池状态监控,而可扩展的电路结构实现了温度信号的采集,并借助双重霍尔电流传感器实现了电流信号的精确采集,标准电池包的数据通过CAN总线传输到集中控制单元进行数据处理.从硬件结构和软件编程两方面做了详细讨论,性能测试表明,电池管理系统信号采集单元性能稳定,精度高,能够为电池均衡、荷电状态估算和集中监控提供精确数据,完全能够满足实际需要.     

基于过程阻尼效应的电动汽车弹簧型扭振减振系统设计

为了提高电动汽车弹簧型扭振减振控制能力,提出基于过程阻尼效应的电动汽车弹簧型扭振减振方法。构建电动汽车弹簧型扭振减振的力学加载模型,采用基于直角坐标系的力矩控制方法进行电动汽车弹簧型扭振的载荷转移机构力学特征分析,构建载荷转移的电动汽车弹簧型扭振参数辨识模型,根据过程阻尼效应进行电动汽车弹簧型扭振减振的自适应调整,实现控制器参数的优化估计和辨识,基于载荷转移机构模型实现电动汽车弹簧型扭振减振系统的控制律优化设计。仿真结果表明,采用该方法进行电动汽车弹簧型扭振减振控制的自适应性较好,被控系统的跟踪误差较低,提高了电动汽车弹簧型扭振减振的稳定性。     

基于LTC6803串联锂电池组电压检测及均衡系统

针对串联锂电池组管理系统对单体电池电压采集的实时性和精确性的要求,运用凌力尔特公司推出的电池监测专用芯片LTC6803-3,配合STM32系列单片机采用级联的方式实现对大量串联电池组的电压检测,实验验证数据准确.针对串联电池组的不一致性问题,详细分析了现行典型的均衡电路,并运用LTC6803-3设计了一套新型均衡系统,实验验证均衡效果明显.     

基于LTC3803及LT4430的隔离反激式开关电源设计

本文介绍了一种以LTC3803电流型脉宽调制器进行控制,以IJT4430次级光耦驱动器进行反馈,输入输出电气隔离的开关稳压电源。根据LTC3803和LT4430的特性给出了详细的电路参数设计,并对电源电路进行了器件级的仿真测试和分析。测试结果表明,该电源结构简单,可靠性高。     

动态限载系统的设计和分析

提出了一种新的动态限载系统设计方案，主要功能是将动态的重量信号通过传感器转化成电信号，经过数字电路进行信号处理，由微机进行计算，根据车辆本身的信息，确定汽车是否超载，实现了全自动、不停车称重的功能。系统采取的数学模型在推导过程中，对时变非线性方程采用分段曲线拟合的处理方法，将动态测重转化为瞬时速度的测量和系统参数的辨识问题。试验结果表明在车速低于20km／h时，误差小于3％。     

分段阻尼隔振系统的动力学特性分析

针对传统线性隔振器在降低共振峰值的同时会牺牲隔振性能的矛盾,设计了一种含分段阻尼的隔振器.首先,采用移动凸轮变阻尼装置,通过凸轮廓线的设计使系统的垂向阻尼系数的受振动位移大小控制并呈现分段线性特征,分析了该装置的阻尼特性.然后将分段阻尼装置应用于隔振器中,建立了含分段阻尼的积极隔振系统模型及其动力学方程,通过能量等效原理求出了分段阻尼系统的等效线性阻尼系数,求解了简谐力激励下系统响应的理论解,并用四阶龙格-库塔法数值仿真验证了理论解的正确性.最后研究了分段阻尼隔振系统的动态特性,分析了主要参数对幅频响应特性与力传递率特性的影响.结果表明,通过合理的参数选择,分段阻尼隔振器可兼顾无阻尼隔振器与线性阻尼隔振器的优点,既能有效降低系统的共振峰值,又能保证高频区域的优秀隔振性能,为新型非线性隔振器的设计提供了理论依据.     

Research on simulation of ship electric propulsion system with flywheel energy storage system

Flywheel energy storage has been widely used to improve the ground electric power quality. This paper designed a flywheel energy storage device to improve ship electric propulsion system power grid quality. The practical mathematical models of flywheel energy storage and ship electric propulsion system were established. Simulation research on the effect of ship electric propulsion system power quality, made by flywheel energy storage, was completed by using the software Matlab/simulink. We have done a lot of simulation experiments on sudden load of ship integrated electric propulsion system, one system is with flywheel energy storage, another one is not with. Comparing with these simulation results, we can see that the flywheel energy storage designed in this paper has improved ship electric propulsion system network power quality as well as increases the reliability of the ship power grid. The conclusions can provide a theoretical guidance for the design of flywheel energy storage applied in ship integrated electric propulsion system.