顾聪 陈远晟 郭家豪

摘  要：为实现较低风速下的能量回收，基于涡激振动原理，提出了一种三角阵列式的压电俘能器。对稳压电路进行仿真分析，研究了该俘能器在低风速下以不同形式连接的电压输出特性，验证了俘能器对锂电池充电的可行性。实验结果表明，当压电振子以串联形式连接时，输出电压较高，且随风速增加而增加，在风速较低时仍有较好发电性能。当风速为12m/s时，最大开路电压有效值为20V，最高输出功率为0.28mW，输出电压通过稳压电路后，可输出稳定电压对锂电池充电，实测充电功率为0.17mW。

关键词：涡激振动;阵列式;俘能器;风能;充电

引言

风能具有可持续性、清洁性和广泛性等优点，在世界范围内，风能的利用正在得到广泛的发展。由于体积大、成本高、运行维护困难，传统的发电系统很难与小而独立的电子系统集成，微型发电机已经成为无线传感器节点等微独立工作的电子解决方案，通过微型风力发电系统实现微电子系统的应用成为当前研究的热点。孙加存[1]等人进行了压电振子产生的电能作为电路电源可行性验证，设计了发电机的结构，进行了模拟实验，结果表明，利用该原理制成的压电发电机，具有无污染，活动部件少，激发时间短，产品易于小型化的特点。舒畅[2]等人提出了一种带谐振腔的风能收集器，实验表明在较低风速范围内，带谐振腔的压电风能收集器可输出较多电能。阚君武[3]等人提出一种由压电梁及其端部附加质量构成的直激式压电风能捕获器，实验结果表明，根据实际风速范围确定合理的附加质量可提高发电能力。……