引信用压电发电机振动能量采集方法研究

作     者：曹奕 

作者单位：沈阳理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘双杰

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 082601[工学-武器系统与运用工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：压电发电机 能量采集技术 低电压能量收集 

摘      要：引信压电发电机是一种利用弹丸飞行过程中产生的振动能量进行发电的供电装置,具有结构简单、体积小、功率密度高等特点,是一种具有开发潜能的新型引信物理电源。论文以引信用压电发电机为研究对象,针对弹丸旋转环境下的能量转换效率及能量输出方式问题,重点开展提高输出功率的能量采集技术研究。基于目前现代引信对物理电源的要求,研究现代引信压电电源能量采集技术的关键问题,设计压电旋转致振模型,并对其振动能量采集性能的进行仿真分析。根据旋转环境中压电材料的能量输出特点,设计一种具有低电压工作模式的压电能量采集电路系统。通过对并联电感同步开关电路的优化,降低了整流过程中的能量损耗,并增加功率因数校正功能,提高能量采集效率。在考虑系统启动或弹丸处于恶劣飞行环境中的低电压输入状态,为系统设计了一种低电压工作模式,保证系统在低电压情况下为有源器件和负载提供电能输出,加快压电能量采集电路系统正常工作的启动速度。在本文设计分析压电能量采集方式的基础上,对设计电路进行仿真,搭建压电旋转致振模型并对其进行实验测试。仿真及实验结果表明,在旋转致振环境中,低电压能量收集电路系统的输出效率得到显著提高,能量收集效率为75.9%,和传统能量收集电路相比,收集效率提高显著。