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驰振式风能采集器的研究进展及应用

2021-07-08罗睿希杨爱超范亚军裴茂林江雪玲鲁彩江

仪表技术与传感器 2021年6期
关键词:风速结构

罗睿希,艾 兵,杨爱超,范亚军,裴茂林,江雪玲,鲁彩江

(1.国网四川省电力公司计量中心,四川成都 610045;2.国网江西省电力有限公司供电服务管理中心,江西南昌 330032;3.西南交通大学机械工程学院,四川成都 610031)

0 引言

近年来,无线传感器网络在环境监测、生物医疗、航空航天和军事等方面得到了广泛的应用,无线传感器的供电问题也得到了广泛的关注。由于传统电池供电存在尺寸大、寿命短、需定期更换等缺点[1],利用环境能量采集技术,将环境中存在的风能[2-4]、热能[5]、太阳能[6]、电磁能[7-8]、振动能[9-11]等转换为电能,为无线传感器等低功耗电子设备供电,成为研究的热点。风能作为自然界中广泛存在的一种可再生清洁能源,其潜在能量极其巨大,对风能的利用和转换成为自供能领域的一个重要研究方向。

目前,小型风能采集器主要有涡轮式和风致振动式2类[12]。相比于涡轮式结构,风致振动式采集器不需要转动部件,结构更简单、易于微型化,是风能采集器的主要发展方向。通过涡激振动、颤振和驰振等风致振动机理,将气流转换为机械振动,再利用压电[13-14]、电磁[15-16]、静电[17-18]和摩擦电能量转换机制[19]最终实现风能到电能的转换。

驰振式风能采集器具有宽风速范围和大振幅的优点,相比于其他风致振动式采集器性能更佳,具有极大的发展前景,成为目前研究的重点。驰振式风能采集系统主要由采集结构和管理电路组成。本文对驰振式风能采集器的发展过程进行回顾,分析总结各类驰振式采集器的性能及其特点,讨论了采集器的性能提升方式及其在自供电无线传感器中的应用。……

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