專利名稱：一種微型壓電發電機調頻方法
技術領域：
本發明屬于微型電源技術、節能技術領域，特別設計微型壓電發電機電源技術領域。
背景技術：
近年來，隨著物聯網技術的普及和發展，無線傳感器網絡也得到了廣泛的應用。無線傳感器網絡節點具有小尺寸和高密度特點，對其供電電源的能量密度、壽命和體積等的要求也越來越高，越來越苛刻，傳統的化學電池供電方式難以滿足其能源供給需求，因而也成為無線傳感器技術發展和應用的一個瓶頸問題。通過采集環境中的各種振動能量，將機械能轉換為電能的壓電發電機，可以持續不斷地為各種低功耗電子設備提供能量，可以有效地解決無線傳感器網絡能源供給難題。但是，當壓電發電機的工作頻率(固有頻率)與環境振動的頻率不匹配時，其能量收集效率急劇下降，難以滿足電子設備供電要求。因此，為了適應不同環境的振動頻率，要求壓電發電機的工作頻率必須能夠隨環境振動的頻率變化而變化。到目前為止，人們提出的各種壓電振動發電機，要么是工作頻率固定的，要么是通過手動調節末端質量塊的質心位置來改變其工作頻率，還沒有能夠實現連續、精密自動調節的壓電振動發動機。經檢索，在國內外公開的文獻中，沒有關于通過并聯電容來對壓電發電機進行調頻的方法及結構。
發明內容
本發明克服了現有技術的缺陷，提出了一種通過連接并聯電容(或旁路電容)來連續自動調節壓電振動發電機工作頻率的方法及結構。本發提出的對明微型壓電發電機調頻方法，所述微型壓電發電機含有固定在支座上的兩個壓電電極，以及所述位于兩個壓電電極之間的支撐基板，在所述兩個壓電電極之間串接輸出負載；其特征在于，在所述的其中任意一個壓電電極上并聯一組并聯電容，使該壓電電極成為壓電調節層，所述另一個壓電電極成為壓電收集層；所述并聯電容含有至少兩個電容，且所有電容之間是并聯關系，所述每一個電容串接一個開關，用于控制該電容所在電路的斷開和接通；所述微型壓電發電機的固有頻率為
權利要求
1.ー種微型壓電發電機調頻方法，所述微型壓電發電機含有固定在支座上的兩個壓電電極，以及所述位于兩個壓電電極之間的支撐基板，在所述兩個壓電電極之間串接輸出負載；其特征在于，在所述的其中任意一個壓電電極上并聯ー組并聯電容，使該壓電電極成為壓電調節層，所述另ー個壓電電極成為壓電收集層；所述并聯電容含有至少兩個電容，且所有電容之間是并聯關系，所述每ー個電容串接一個開關，用于控制該電容所在電路的斷開和接通； 所述微型壓電發電機的固有頻率為
2.如權利要求1所述的微型壓電發電機調頻方法，其特征在干，當0〈CS/CP〈10時，微型壓電發電機的固有頻率的調節范圍更大。
3.如權利要求1或2所述的微型壓電發電機調頻方法，其特征在于，當所述壓電收集層厚度/壓電調節層厚度小于等于2，且支撐基板厚度/壓電調節層厚度小于等于吋，微型發電機的固有頻率調節范圍更大。
4.如權利要求1或2所述的微型壓電發電機調頻方法，其特征在于，所述微型發電機的固有頻率調節范圍隨所述壓電調節層的彈性模量增加而上升，因此壓電調節層選擇彈性模量較大的材料。
5.如權利要求1或2所述的微型壓電發電機調頻方法，其特征在于，所述微型發電機的固有頻率調節范圍隨所述壓電調節層的相對介電常數的增加而上升，因此壓電調節層選擇相對介電常數較大的材料。
全文摘要
一種微型壓電發電機調頻方法屬于微型電源技術、節能技術領域。其特征在于，在微型壓電發電機的其中任意一個壓電電極上并聯一組并聯電容，使該壓電電極成為壓電調節層，另一個壓電電極成為壓電收集層；并聯電容含有至少兩個電容，且所有電容之間是并聯關系，每一個電容串接一個開關，用于控制該電容所在電路的斷開和接通；當環境振動頻率變化時，連續的斷開或閉合所述并聯電容中的不同電容所在電路時，可以改變并聯電容的電容值，使得微型壓電發電機的固有頻率在開路頻率和閉路頻率之間任意調節。本發明可應用于不同頻率的振動環境，擴大了壓電發電機的工作頻率范圍，提高其對環境的適應能力，實現了固有頻率的連續、精密調節。
文檔編號H02M3/07GK103051175SQ20121059297
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者何青, 閆震, 杜冬梅 申請人:華北電力大學