用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統技術方案

用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統，P由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。所述倍壓整流電路，利用二極管的單向導通和電容的充放電特性來實現電荷的累積和高壓輸出。所述振動型能量收集器，離不開后端的電源管理電路，電源管理電路通常為DC－DC型，其性能的優劣不僅關系到壓電型能量收集器的輸出性能，也會影響到其后端在電子系統中的應用。本發明專利技術提供的用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統，克服壓電型能量收集器的接口電路中負載匹配及電路損耗問題，優化壓電能量收集器的電路充分收集能量轉換器輸出的能量，提高了儲能效率。

Energy management system for vibration energy collector of power station transformer

An energy management system for a vibration energy collector of a power transformer. The P consists of a voltage doubler rectifier circuit, a vibration type energy collector, and a power management circuit of a vibration type energy collector. The voltage doubler rectifier circuit uses the unidirectional conduction of the diode and the charging and discharging characteristics of the capacitor to realize the accumulation of the charge and the high voltage output. The vibration energy collector, cannot do without the power management circuit back-end, a power management circuit is usually DC DC, its performance is not only related to the output performance of piezoelectric energy harvester, will also affect the back-end application in electronic systems. Energy management system for power transformer vibration energy collector is provided by the invention overcomes load matching and circuit loss problem of interface circuit of piezoelectric energy collector, circuit optimization of piezoelectric energy collector fully collect energy converter output energy, improve energy efficiency.

【技術實現步驟摘要】
用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統
本專利技術涉及用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統。
技術介紹
在各種環境能量中，振動能量因其存在廣泛，已成為近年來物聯網節點自供能研究領域的熱點，廣泛應用于工業、農業、通信、國防、航空航天和醫學等領域。根據能量轉換原理的不同，振動發電技術可分為靜電式、電磁式及壓電式三類。其中，壓電發電裝置發展最快，具有機電能量轉換效率較高、易于與微機電系統集成、成本較低、無電磁干擾且結構簡單的優勢。目前，變電站中的局部電子系統主要采用電力線供電或定期更換電池等傳統供電方式。采用電力線供電方式成本較高、體積與質量較大且維護困難；而采用電池供電壽命有限，且在特定應用場合更換困難。因此，利用電站變壓器的振動能量為電子系統節點供電，已成為解決電站變壓器電子網絡節點能量自給。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術設計了一套電站變壓器振動能量收集系統的電源管理系統。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統，由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。所述倍壓整流電路，利用二極管的單向導通和電容的充放電特性來實現電荷的累積和高壓輸出。所述振動型能量收集器，離不開后端的電源管理電路，其特殊的發電機理要求電源管理電路必須提供一定的發電處理能力，電源管理電路通常為DC－DC型，其性能的優劣不僅關系到壓電型能量收集器的輸出性能，也會影響到其后端在電子系統中的應用。對電源管理電路而言，壓電型能量收集器是一個容性負載，因此能量收集電路的設計不同于呈純阻性的傳統電路設計。所述振動型能量收集器的電源管理電路，儲能電路是根據20世紀美國科學家Mas提出的電池快充三定律，并結合壓電材料的高阻抗特性進行改進的充電電路，該充電電路以DC－DC變換器為核心，克服了發電材料輸出電能不穩定、不可人為控制的缺點，將振動能量收集器上收集到的電能轉換為穩定、可控制的電能，供蓄電池充電。本專利技術的有益效果是：用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統，克服壓電型能量收集器的接口電路中負載匹配及電路損耗問題，優化壓電能量收集器的電路充分收集能量轉換器輸出的能量，提高了儲能效率。附圖說明下面結合附圖對本專利技術進一步說明。圖1是橋式整流電路圖。圖2是倍壓整流電路理圖。圖3是儲能發電系統示意圖。圖4是DC－DC儲能電路原理圖。具體實施方式在圖1中，針對100Hz頻率的振動應用環境，制備橋式整流電路。在圖2中，優化后的倍壓整流電路，利用二極管的單向導通和電容的充放電特性來實現電荷的累積和高壓輸出。倍壓整流電路的優點有：①即使交流電壓較低，利用耐壓較低的整流二極管和電容器也能得到一個較高的直流電壓，便于電能的輸出；②倍壓整流的輸出電壓是輸入電壓的幾倍，相比橋式整流電路要高，使壓電材料的輸出效率大幅提高。在圖3中，蓄電池在振動能量收集系統中的充電特性，設計和采用了儲能、即時放電和照明的充電策略，并對有限的電能進行管理。對于壓電型發電材料，基于Mas的電池快充三定律設計了限流－恒壓快充模式的充電電路。在整個充電過程中，電池電壓將隨時間呈指數形式增加，但電池電流在充電初始階段為恒流充電階段，然后隨時間呈指數形式減小。因此可以預測：在充電之初電池電壓較低時，用一較大電流對電池充電，后充電電流逐漸減小，直至充滿為止。在圖4中，采用DC－DC升壓電路將發電體所發的電能升壓到3V并給鋰電池（每節350mA·h）充電?；谀壳暗恼駝影l電模塊陣列規模，能夠提供工作穩定、安全可靠以及功能切換方便的儲能電源（1W左右），為變電站應急照明供電。照現有發電規模計算，日發電量約10mA·h，若儲能一年時間，則用于緊急照明約20h，如能擴大發電規模，將多套發電模塊并網組合起來，則能夠提供數百甚至上千瓦的儲備電能，在緊急情況下為變電站更多的設備提供充足的電力。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統，其特征是：由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。

【技術特征摘要】
1.用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統，其特征是：由倍壓整流電路，振動型能量收集器和振動型能量收集器的電源管理電路組成。2.根據權利要求1所述的用于電站變壓器振動能收集器的能量管理系統，其特征是：所述倍壓整流電路，利用二極管的單向導通和電容的充...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李福來，
申請(專利權)人：李福來，
類型：發明
國別省市：遼寧,21