一种微型压电发电机调频方法

摘要

一种微型压电发电机调频方法属于微型电源技术、节能技术领域。其特征在于，在微型压电发电机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，另一个压电电极成为压电收集层；并联电容含有至少两个电容，且所有电容之间是并联关系，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；当环境振动频率变化时，连续的断开或闭合所述并联电容中的不同电容所在电路时，可以改变并联电容的电容值，使得微型压电发电机的固有频率在开路频率和闭路频率之间任意调节。本发明可应用于不同频率的振动环境，扩大了压电发电机的工作频率范围，提高其对环境的适应能力，实现了固有频率的连续、精密调节。

主权项

一种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：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：式中，为柔度系数，d₃₁为压电常数，b、l、h_p分别为压电调节层的宽度、长度和厚度，C^z为压电电容C_p与并联电容C_s之和；采用二元电容阵列频率调节方式；调节层并联多个电容，取最低位的电容值为C＝1nF，其它位的电容值为最低位电容值的2^i‑1倍；所述并联电容的电容值为：其中i为并联电容的个数，C为并联电容中最低位的电容值，δ(S_i)为Dirac函数，将上式阵列中的电容值写成矩阵形式，开关S_i断开或闭合，等价于0或1；利用二进制矩阵矢量乘以各位值的转置矢量，获得旁路电容值：C_s＝bC_array式中，b为二进制矩阵矢量，C_array为电容阵列中各位值的转置矢量；当环境振动频率变化时，连续的断开或闭合所述并联电容中的不同电容所在电路时，可以改变并联电容的电容值，使得微型压电发电机的固有频率在开路频率和闭路频率之间任意调节。