专利名称：一种微型压电发电机调频方法
技术领域：
本发明属于微型电源技术、节能技术领域，特别设计微型压电发电机电源技术领域。
背景技术：
近年来，随着物联网技术的普及和发展，无线传感器网络也得到了广泛的应用。无线传感器网络节点具有小尺寸和高密度特点，对其供电电源的能量密度、寿命和体积等的要求也越来越高，越来越苛刻，传统的化学电池供电方式难以满足其能源供给需求，因而也成为无线传感器技术发展和应用的一个瓶颈问题。通过采集环境中的各种振动能量，将机械能转换为电能的压电发电机，可以持续不断地为各种低功耗电子设备提供能量，可以有效地解决无线传感器网络能源供给难题。但是，当压电发电机的工作频率(固有频率)与环境振动的频率不匹配时，其能量收集效率急剧下降，难以满足电子设备供电要求。因此，为了适应不同环境的振动频率，要求压电发电机的工作频率必须能够随环境振动的频率变化而变化。到目前为止，人们提出的各种压电振动发电机，要么是工作频率固定的，要么是通过手动调节末端质量块的质心位置来改变其工作频率，还没有能够实现连续、精密自动调节的压电振动发动机。经检索，在国内外公开的文献中，没有关于通过并联电容来对压电发电机进行调频的方法及结构。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺陷，提出了一种通过连接并联电容(或旁路电容)来连续自动调节压电振动发电机工作频率的方法及结构。本发提出的对明微型压电发电机调频方法，所述微型压电发电机含有固定在支座上的两个压电电极，以及所述位于两个压电电极之间的支撑基板，在所述两个压电电极之间串接输出负载；其特征在于，在所述的其中任意一个压电电极上并联一组并联电容，使该压电电极成为压电调节层，所述另一个压电电极成为压电收集层；所述并联电容含有至少两个电容，且所有电容之间是并联关系，所述每一个电容串接一个开关，用于控制该电容所在电路的断开和接通；所述微型压电发电机的固有频率为
权利要求
1.ー种微型压电发电机调频方法，所述微型压电发电机含有固定在支座上的两个压电电极，以及所述位于两个压电电极之间的支撑基板，在所述两个压电电极之间串接输出负载；其特征在于，在所述的其中任意一个压电电极上并联ー组并联电容，使该压电电极成为压电调节层，所述另ー个压电电极成为压电收集层；所述并联电容含有至少两个电容，且所有电容之间是并联关系，所述每ー个电容串接一个开关，用于控制该电容所在电路的断开和接通； 所述微型压电发电机的固有频率为
2.如权利要求1所述的微型压电发电机调频方法，其特征在干，当0〈CS/CP〈10时，微型压电发电机的固有频率的调节范围更大。
3.如权利要求1或2所述的微型压电发电机调频方法，其特征在于，当所述压电收集层厚度/压电调节层厚度小于等于2，且支撑基板厚度/压电调节层厚度小于等于吋，微型发电机的固有频率调节范围更大。
4.如权利要求1或2所述的微型压电发电机调频方法，其特征在于，所述微型发电机的固有频率调节范围随所述压电调节层的弹性模量增加而上升，因此压电调节层选择弹性模量较大的材料。
5.如权利要求1或2所述的微型压电发电机调频方法，其特征在于，所述微型发电机的固有频率调节范围随所述压电调节层的相对介电常数的增加而上升，因此压电调节层选择相对介电常数较大的材料。
全文摘要
一种微型压电发电机调频方法属于微型电源技术、节能技术领域。其特征在于，在微型压电发电机的其中任意一个压电电极上并联一组并联电容，使该压电电极成为压电调节层，另一个压电电极成为压电收集层；并联电容含有至少两个电容，且所有电容之间是并联关系，每一个电容串接一个开关，用于控制该电容所在电路的断开和接通；当环境振动频率变化时，连续的断开或闭合所述并联电容中的不同电容所在电路时，可以改变并联电容的电容值，使得微型压电发电机的固有频率在开路频率和闭路频率之间任意调节。本发明可应用于不同频率的振动环境，扩大了压电发电机的工作频率范围，提高其对环境的适应能力，实现了固有频率的连续、精密调节。
文档编号H02M3/07GK103051175SQ20121059297
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者何青, 闫震, 杜冬梅 申请人:华北电力大学