压电双晶连接形式对振动发电机力电输出特性的影响

为了分析压电双晶体连接形式对振动发电机力电输出特性的影响,并有效改善发电机综合性能,考虑发电机机械端的力-电耦合与电路端的电-电耦合作用,利用压电本构方程建立了双晶压电悬臂式振动发电机的有限元分析动力学方程,利用ANSYS软件建立了相应的有限元机电耦合分析模型,对比分析了在相同外力激振条件下,压电双晶不同连接形式对发电机输出力特性(末端振动速度)和电特性(电压、电流和电输出功率)的影响。最后,对两种类型发电机的电输出功率进行优化分析,得到了压电双晶不同连接形式时发电机的优化负载电阻和最大输出功率。研究结果表明:串联型振动发电机的优化负载电阻是并联型发电机优化负载电阻的4倍;串联型发电机具有较大的输出电压,压电双晶并联型振动发电机具有较大的输出电流,但两者具有相同的最大输出功率。     

悬臂梁压电发电装置的实验研究

为了进行压电陶瓷材料发电性能测试与研究,研制了一套悬臂梁压电振子发电系统.设计了悬臂梁压电振子,并对压电振子进行了有限元分析和电导测试.在此基础上,设计了能量存储电路,并在低频下对悬臂梁压电振子发电性能进行了实验研究.研究结果表明,当悬臂梁压电振子处于谐振频率状态下振动时,输出电压和功率达到最大.输出电压随着负载的增大而增大,输出功率并不随着负载的增大而增大;压电振子存在-个最佳阻抗,当负载与最佳阻抗匹配时,此时压电振子的能量转化效率最高且输出功率最大.利用本实验系统进行压电发电实验测试,当负载为50 kΩ时,压电振子输出电压为7 V;当负载电阻为15 kΩ时,此时的输出功率最大可达到1.4 mW,产生的功率可以满足无线传感器等低耗能产品的供能需求.     

基于压电效应的声能量收集

对圆盘式压电能量收集器在声场作用下的电能输出效果进行了研究。将处于夹持状态的压电陶瓷片,放置在单频稳态的正弦波形声场中,由于激振作用,压电陶瓷片会产生形变。实验结果表明,在器件处于谐振状态时输出电压和功率会达到最大值。在正弦声场中,当声波频率达到907 Hz的谐振频率时压电陶瓷片的开路输出电压可以达到4.6 V;在110 dB的声场中,当负载电阻达到11.2 kΩ时,输出功率最大可达60.4μW。     

高功率便携式生物质燃烧驱动温差发电机的研发（英文）OA

利用生物质燃烧产生电力是贫困地区解决照明、通讯和医疗等基本需求的重要方式。本文开发和测试了一种高功率便携式生物质燃烧驱动的温差发电机(biomass-combustion-powered thermoelectric generator, BCP-TEG),详细研究了其温差分布、功率负载特性和不同层级的效率,并开展了现场应用测试。研究结果发现该温差发电机在自身重量为7.6 kg的条件下可同时产生750 W的热力和23.4 W的电力,热电联供效率达到32.3%。温差发电机的发电净功率密度为2.41 W·kg^-1,均高于所有基于闭式循环冷却的文献报道结果。此外,利用本文开发的温差发电机燃烧1 kg的木条所发出的电能可充满1个容量为6.2 A·h的3.7 V锂电池。最后,论文详细讨论了BCP-TEG研究领域存在的问题和未来可研究的方向。     

汽车余热利用装置分析

本系统利用基于塞贝克效应的温差发电片,将排气管处的热空气中的热量转化成电能,用以驱动电动涡轮的运转,从而将进入发动机的空气压力提高,最终达到增加发动机功率的目的。当发出的电能有多余时,还能将电能储存到蓄电池中,降低发电机的负荷,进一步提高发动机效率。     

双负载电位器的特性分析及线性度计算

一、概述本文所述的是一种双负载电位器电路(见图1),图中,R_p为一线性的工作电位器,它有两个负载电阻R_s和R_f。当R_s:R_f时,从R_f上取出的输出电压曲线是渐减后再渐增,拐点在X=1/2、Y=1/2处,其特性曲线以拐点为中心对称。随R_s的增大,拐点将下移。当R_s→∞时,该电路即为简单的单负载电位器电路。图2所示为双负载电位器的几种典型特性曲线。具有双负载的简单线性电位器可用作函数发生电路。当取不同的R_f和R_s时,可以获得不同的输出特性曲线,用来近似模拟某些函     

振动能量回收的液电减振装置设计与测试

振动能是环境中广泛存在的,为了减小振动的负面影响,这些振动能常常被人们设计的减振装置所耗散,造成了能量浪费。提出一种能够将振动能转换成电能的减振装置,采用液压传动发电的原理进行设计,制作了试验样机,并在实验平台上进行测试。实验结果表明,振动激励频率和负载电阻对收集的电能都有影响,当采用2 Ω负载电阻,频率为1 Hz的正弦振动激励条件下,最大瞬时发电功率可达到49 W。因此,将减振装置运行过程中的部分振动能转换为电能是可行的。     

风力发电机中的迎风自动系统论述浅析

迎风自动系统是风力发电机的重要组成部分,对于保障风力发电机的正常发电有着直接影响。风力发电机中的迎风自动系统可自动捕获风能,最大程度地使叶轮持续保持迎风状态,输出更多的电能。因此应根据风力发电机中的迎风自动系统的工作原理和结构,进一步优化和完善迎风自动化系统,提高风力发电机的输出功率和经济效益。本文分析了风力发电机中的迎风自动系统工作原理,阐述了风力发电机的迎风自动系统设计。     

球形永磁阵列振动能量收集器设计与优化

为实现多方向环境能量收集,设计球形电磁式振动能量采集器。基于二维Halbach阵列设计的球面Halbach永磁阵列,较传统永磁阵列能提高线圈中磁链变化梯度,从而提高结构输出性能;建立数学解析模型,据解析结果对模型各参数进行优化;对该模型进行有限元仿真分析及实验性能测试。结果表明,该模型能有效响应空间任意方向振动,进而转化为电能;外部激励为10 Hz、激励为水平方向、负载阻值50 Ω时,该球形振动能量采集器输出电能达最大,单个线圈中最大负载功率可达0.8 mW。     

热驱动力微型泵的实验研究

本文对热驱动微型泵在空载和有负载情况下的性能进行了实验研究。空载情况下,在所测频率范围内,膜片的振幅随频率减小,但泵腔的体积变化率随频率基本不变;随着加热功率的增加,膜片平衡位置逐渐远离其静止位置,当功率足够大时,膜片平衡位置的变化减缓,振幅变化也将减缓。实验测定了有负载情况下泵的频率特性溶解的东对应于最大流量的频率为３１Ｈｚ;实测了流量随加热功率的变化,当功率较小时,流量缓慢变化,当功率较大时,     

空间百瓦自由活塞斯特林发电机的实验研究

搭建了实验测试系统并对研制的百瓦自由活塞斯特林发电机进行性能优化实验,探究了板簧刚度、运行压力、外负载和冷端温度等因素对发电机输出功率、热电效率、运行频率、热端温度等输出特性的影响.结果 表明:同一工况下,配气、动力活塞板簧刚度均存在最佳值使得发电机的输出功率与热电效率最高,运行频率对前者的变化更为敏感.运行压力和外负...     

多级温差发电器串并联分析模型

为了准确描述多级温差发电器的输出特性,本文提出了热电模块的三种连接方式。根据热力学理论、半导体热电理论和能量守恒定律,通过控制体积法建立了多级温差发电器串并联连接的分析模型。由Newton-Raphson数值算法仿真后得到了三种连接方式的输出特性,并分析了系统负载、热电模块的接触效应以及冷热端热阻对温差发电器输出性能的影响。结果表明,该模型具有参数求解简单、计算量小、适应性强等优点,能够描述多级温差发电器内部温度场、输出特性以及系统匹配负载等关键参数,为温差发电器的设计和优化提供了理论参考。     

Cymbal压电发电换能器有限元分析

通过建立Cymbal压电发电换能器的机电耦合有限元分析模型,计算分析了换能器结构参数对输出电压和谐振频率的影响以及外接负载对Cymbal换能器输出电压和输出功率的影响。研究表明,为了降低换能器的工作频率和提高换能器的输出电压,应增大换能器的空腔底部直径和减小换能器的空腔高度;在选择金属端冒和压电陶瓷厚度等参数时,应综合考虑换能器系统的刚度和外界振动源的频率特性和加速度特性;在任意一个频率点上,Cymbal换能器均存在一个最佳的外接负载,使得换能器的输出功率最大,而这个最佳的负载阻抗就等于Cymbal换能器在这个工作频率点上的输出阻抗。文中还提出并分析了基于外加预应力的多振子级联方式Cymbal压电发电换能器系统的结构。     

Integration of dye-sensitized solar cells, thermoelectric modules and electrical storage loop system to constitute a novel photothermoelectric generator

This study self-develops a novel type of photothermoelectric power generation modules. Dye-sensitized solar cells (DSSCs) serve as the photoelectric conversion system and a copper (Cu) heat-transfer nanofilm coating on both sides of the thermoelectric generator (TEG) acts as a thermoelectric conversion system. Thus module assembly absorbs light and generates electricity by DSSCs, and also recycles waste heat and generates power by the TEG. In addition, a set of pulsating heat pipes (PHP) filled with Cu nanofluid is placed on the cooling side to increase cooling effects and enhance the power generation efficiency. Results show that when the heat source of thermoelectric modules reaches 90 degrees C, TEG power output is increased by 85.7%. Besides, after thermoelectric modules are heated by additional heat source at 80 degrees C, the electrical energy generated by them can let a NiMH cell (1.25 V) be sufficiently charged in about 30 minutes. When photothermoelectric modules is illumined by simulated light, the temperature difference of two sides of TEG can reach 7 degrees C and the thermoelectric conversion efficiency is 2.17%. Furthermore, the power output of the thermoelectric modules is 11.48 mW/cm2, enhancing 1.4 % compared to merely using DSSCs module.     

合理配置低频低压解列装置保障用电安全可靠

赤天化纸业公司热电车间承担全公司电力输送,其总降由于外电网波动原因,多次出现联跳发电机,使全公司停电而导致生产系统跳车。通过分析找出故障原因后,采用低频低压解列装置并使整定值与发电机配合,从而较好地保证了公司用电的安全可靠。     

被动湍流控制圆柱驰振能量收集的等效电路研究

为更好的预测驰振压电能量收获机的性能,首先建立了等效电路仿真模型(ECM)并通过实验验证,最大误差不超过10%。采用该方法分析了被动湍流控制(PTC)下圆柱驰振压电能量收集的仿真模型,且该方法可将驰振能量转化系统的质量-弹簧-阻尼(M-C-K)控制方程中各参数用等效电路的电子元件来表示,从而可以分析过往仿真手段所不能解决的直流电路耦合问题。其次,从能量收集效率角度分析了交流-直流等效电路中临界风速(Ucr)随外接载荷的变化规律,及输出电压与功率随不同风速和外界载荷的变化规律。结果表明,交流电路中Ucr随载荷的增大先增大后减小,直流电路中Ucr随载荷的增大逐渐减小。当风速达到Ucr的最大值时,驰振在任一电阻下均会发生。U≥Ucr时,驰振出现锁定现象,输出电压和功率均随着风速的增大而增大。当风速过大时,增长率有减小趋势。输出电压均随着电阻的增大而增大,功率随电阻的增大先增大后减小。相比于交流电路,直流电路的最佳负载由1.1 MΩ提高到2.0 MΩ,同时功率峰值从0.08 mW降低到0.04 mW。     

Optimization of power generating thermoelectric modules utilizing LNG cold energy

A theoretical investigation to optimize thermoelectric modules, which convert LNG cold energy into electrical power, is performed using a novel one-dimensional analytic model. In the model the optimum thermoelement length and external load resistance, which maximize the energy conversion ratio, are determined by the heat supplied to the cold heat reservoir, the hot and cold side temperatures, the thermal and electrical contact resistances and the properties of thermoelectric materials. The effects of the thermal and electrical contact resistances and the heat supplied to the cold heat reservoir on the maximum energy conversion ratio, the optimum thermoelement length and the optimum external load resistance are shown.     

不同工作气体的双作用热声发电机的热力性能研究

对一台三缸的双作用热声发电机进行了数值模拟,考察了不同工作介质下系统的热力性能。考察的气体工作介质包括氮气、二氧化碳、氩气、不同组分的氦氩混合气以及氢气。模拟计算表明,系统的热力性能与工质密切相关。采用氢气作为工作介质时,该热声发电机获得的电功最大,三个电机获得总电功最大可达5 145 W,此时系统的热电效率为22.8%。     

Triboelectric-generator-driven pulse electrodeposition for micropatterning

By converting ambient energy into electricity, energy harvesting is capable of at least offsetting, or even replacing, the reliance of small portable electronics on traditional power supplies, such as batteries. Here we demonstrate a novel and simple generator with extremely low cost for efficiently harvesting mechanical energy that is typically present in the form of vibrations and random displacements/deformation. Owing to the coupling of contact charging and electrostatic induction, electric generation was achieved with a cycled process of contact and separation between two polymer films. A detailed theory is developed for understanding the proposed mechanism. The instantaneous electric power density reached as high as 31.2 mW/cm(3) at a maximum open circuit voltage of 110 V. Furthermore, the generator was successfully used without electric storage as a direct power source for pulse electrodeposition (PED) of micro/nanocrystalline silver structure. The cathodic current efficiency reached up to 86.6%. Not only does this work present a new type of generator that is featured by simple fabrication, large electric output, excellent robustness, and extremely low cost, but also extends the application of energy-harvesting technology to the field of electrochemistry with further utilizations including, but not limited to, pollutant degradation, corrosion protection, and water splitting.