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晶闸管触发与检测自供电电路研究

晶闸管触发与检测自供电电路研究

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作者：高官龙郑州大学

学位级别：硕士

晶闸管触发及其检测电路是晶闸管应用电路不可缺少的组成部分,其可靠供电是晶闸管正常工作的保证,特殊应用场合(高电压、串联等)晶闸管触发及其检测电路的供电往往需要隔离或特殊处理,使用自供电技术是一种常用的方案。本文针对目前已... 详细信息

晶闸管触发及其检测电路是晶闸管应用电路不可缺少的组成部分,其可靠供电是晶闸管正常工作的保证,特殊应用场合(高电压、串联等)晶闸管触发及其检测电路的供电往往需要隔离或特殊处理,使用自供电技术是一种常用的方案。本文针对目前已有晶闸管触发及其检测自供电电路存在的问题,开展研究工作如下:(1)通过对晶闸管原理、使用场合及多种取能电路的梳理分析,综合考虑电路复杂度、可靠性等多种因素,选择RC缓冲取能电路作为原型进行改进,提出了一种改进型RC取能电路。改进型RC缓冲取能电路采用整流桥进行全波取能,避免了半波取能受导通角影响,取能效率低,带载能力差的问题。建立的仿真模型的仿真结果,证明了改进型电路的有效性。(2)针对采用整流桥进行全波取能带来的电源共地问题,设计了适应新自供电电源要求下的晶闸管触发电路,检测电路和光电信号传输电路。触发电路采用脉冲变压器作为核心元件对晶闸管进行隔离触发,解决全波取能带来的电源共地问题;检测电路采用温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1101配合单片机对晶闸管温度和环境湿度进行实时检测。利用DS18B20“一线总线”协议对6个晶闸管温度进行实时检测,增加了检测电路适用性和抗干扰能力;光电信号传输电路采用光纤对触发信号和检测到的温湿度数据进行传输,具有较高的电压隔离等级,避免信号传输过程中电磁干扰导致的信号失真问题。(3)根据自供电电路的性能指标要求,搭建了硬件电路,进行了硬件电路测试,测试结果满足设计要求。

关键词：晶闸管自供电电路检测电路光纤传输电路

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基于磁控形状记忆合金振动能量采集的初步研究

基于磁控形状记忆合金振动能量采集的初步研究

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作者：王路平沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

随着无线传感器网络、无线通信技术以及微机电系统的不断发展，与之相关的微能源供电系统得到人们更多的关注，机械振动能量广泛存在于自然界中，研究表明，利用磁控形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy, MSMA)的逆效应可以将自... 详细信息

随着无线传感器网络、无线通信技术以及微机电系统的不断发展，与之相关的微能源供电系统得到人们更多的关注，机械振动能量广泛存在于自然界中，研究表明，利用磁控形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy, MSMA)的逆效应可以将自然界中的振动能量转换为电能，实现对无线传感器网络和微机电系统的供电。为此，本文针对磁控形状记忆合金振动能量采集装置及其能源管理电路进行了研究。首先分析了磁控形状记忆合金振动能量采集原理，利用MSMA试验系统研究在外力和磁场共同作用下产生感应电压的可行性，设计了振动能量采集装置。为确保结构设计的合理性，文中采用有限元分析软件对所设计的系统进行仿真验证，并给出了振动电机输入应力与输出电压的数学关系。其次，为了提高能源管理电路对振动能量的存储能力及存储效率，尽可能向负载提供最大能量，对振动能量采集电源管理电路进行研究，提出一种基于反激式变压器电源管理电路，实现了对间歇式供电负载进行供电。设计了AC/DC整流电路、超级电容储能电路、控制电路、脉冲信号发生电路、能量瞬间释放电路、稳压电路，并进行了仿真实验。再次，为了克服变压器产生的电磁干扰，设计了基于DC/DC电源管理电路的能量采集，实现间歇式供电。由DC/DC升压电路取代反激式变压器，仿真结果验证了电路输出电压的稳定性，同时设计了基于功率因数调节的电源管理电路，实现对负载的持续稳定供电。最后，设计了基于LTC3108电源管理电路的振动能量采集，实现对负载的持续供电。分析了LTC3108芯片的内部结构及各部分功能，设计了基于LTC3108芯片的电源管理电路，并对其进行仿真分析，搭建实验测试平台，经过试验验证，该系统在输入幅值和频率波动的情况下，能够输出稳定的直流电压，具有良好的稳定性，可以实现对无线传感器网络系统提供持续稳定的电源，满足对振动能量的存储能力及存储效率的要求。并对本文的研究成果进行了总结，指明了课题进一步的研究方向。

关键词：磁控形状记忆合金振动能量采集电源管理电路自供电电路

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低功率压电能量采集器电源管理电路研究

低功率压电能量采集器电源管理电路研究

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作者：张瑶瑶上海交通大学

学位级别：硕士

随着传感技术的发展,无线传感节点的应用越来越广泛,使用压电能量采集系统为无线传感节点供电的研究得到了重视。微小型压电能量采集器的内部阻抗呈容性,工作频率低,输出功率较小,无法直接为无线传感节点供电。对于输出功率仅有微瓦量... 详细信息

随着传感技术的发展,无线传感节点的应用越来越广泛,使用压电能量采集系统为无线传感节点供电的研究得到了重视。微小型压电能量采集器的内部阻抗呈容性,工作频率低,输出功率较小,无法直接为无线传感节点供电。对于输出功率仅有微瓦量级的压电能量采集器,当使用传统电源管理电路进行压电能量的传输与存储时,由于流入整流充电回路的电流微弱,整流二极管导通损耗很大,电路的输出功率很低。因此,有必要设计一种针对于低功率压电能量采集器的电源管理电路,将微弱能量高效储存,瞬间释放,驱动无线传感器节点。本文提出了一种电感储能电源管理电路。通过上变频阻抗匹配技术,压电元件的能量被传输并存储至高Q值电感中,电感的能量不断积聚增加,当电感能量达到最大时,通过控制储能开关将电感能量释放到整流充电回路,整流充电回路可获得较高的充电电流,可降低整流二极管带来的导通损耗。本文理论分析了电感储能的过程、电感储能电流对电路平均充电功率的关系,以及电感分布电容对电路平均充电功率的影响。本文制作了具有低分布电容的高Q值蜂窝电感,对比普通绕线电感,使用蜂窝电感的电路可将电路充电功率提高16.3%。在输入功率为1-10μW时,相比于传统变频电路和经典整流电路,本电路的平均充电功率分别提高了15%-98%和144%-367%。故电感储能电源管理电路可将低功率压电能量采集器的微弱能量高效存储到储能电容中。为实现压电能量采集器的高效自供电电源管理,本文设计并分析了两种自供电管理电路。第一个是采用传统线性稳压辅助电源的自供电电源管理电路,压电能量采集器输出电压被整流滤波成双极性电源,为电源管理电路的控制模块提供稳定的电源电压,但是这种自供电方式导致电源辅助电路功耗较高。为降低功耗,本文设计了第二种间歇工作的自供电电源管理电路,自供电电源电路去除滤波电容,直接为有源器件提供脉动直流电源,并且自供电辅助电路工作在压电元件输出电压的峰值点处,减小了辅助电路的工作时长,从而有效降低了自供电辅助电路的平均功耗。对比第一种自供电管理电路,第二种自供电管理电路可显著降低自供电辅助电路的功耗,使储能电容能更高效地存储能量。最后,本文介绍了自供电无线传感节点系统的硬件设计,并进行了无线传感节点的供电测试,所提出的电源管理电路可以驱动无线传感节点工作。

关键词：电源管理电路电感储能自供电电路低功率压电能量采集阻抗匹配

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