[发明专利]一种微型压电发电机调频方法

说明书

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： 

ωr=λr2EIml4=λr2(Ep+Es+Ep′)Iml4]]>

其中， 为常数项，ml为压电发电机的质量，EI为弯曲刚度，E_p为压电调节层的弹性模量，E_P’为压电收集层的弹性模量，E_s为基板的弹性模量，I为惯性矩； 

压电调节层的弹性模量为： 

Ep=(s11E-d312blhpCz)-1]]>