《集成化高效率能量獲取關鍵技術研究》是依託寧波大學，由葉益迭擔任負責人的國家自然科學基金資助青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：集成化高效率能量獲取關鍵技術研究
- 依託單位：寧波大學
- 項目負責人：葉益迭
- 項目類別：青年科學基金項目
項目簡介,結題摘要,
項目簡介
本項目針對當前環境振動能量利用過程中存在的效率問題，展開集成化高效率能量獲取關鍵技術的研究。主要研究內容包括：通過能量獲取機理的研究，提出了高效率的接口電路及其控制方法，使得從採集器獲取的能量達到最大；整流電路採用柵壓控制的MOS管實現，降低了導通損耗；多模式控制方法保證了DC-DC轉換電路在整個工作範圍的高效率；接口電路、整流電路和DC-DC轉換電路均採用基於自舉原理的低壓啟動技術，拓寬了電路工作範圍；本項目所提出的一種快速自適應最高效率點跟蹤方法（MEPT）可使系統通過合理的能量管理即可始終工作在最高效率點。為更好地滿足套用需求，研究採用積體電路設計技術，實現能量獲取系統的集成化。項目的研究成果將為振動能量的高效利用及在微型電子系統領域的廣泛套用提供理論和技術支持，對推動環境微能源的利用和發展具有重要意義。
結題摘要
自1999年美國加州大學伯克利分校研製成功由太陽能對無線感測網路節點供電技術以來，利用能量採集器將環境能源轉換為電能以作為傳統電源的替代或補充的研究，已經引起學術界和工業界的廣泛關注。本項目基於環境振動能量利用過程中存在的效率問題，開展了能量高效獲取關鍵技術的針對性研究：（1）通過振動能量獲取機理的研究，提出了兩種新的高效率接口電路及其控制方法，有效提高了從壓電式振動能量採集器提取電能的能力，使接口電路輸出的平均功率顯著提高；（2）提出了一種自供電、自啟動、無偏置、無靜態功耗的有源整流電路，在減小整流電路自身功耗的同時，拓展了接口電路進行能量提取的電壓範圍；（3）設計了一種多模式自適應四開關結構的DC-DC轉換電路，拓展了工作電壓範圍，提高了輸入輸出壓差較大時的轉換效率，並通過PWM/PSM雙模式控制方案，有效提高了系統輕載下的效率，實現了全輸入電壓、全負載範圍的高效率；（4）提出了最高效率點跟蹤方法並進行了算法實現，保證系統始終工作在最高效率點，實現系統級的效率最佳化；（5）電路均採用集成化設計方法，部分電路已進行了流片測試。本項目研究成果為環境振動能量的高效利用提供了堅實的理論和技術支持，有助於推動環境能源在微型電子系統領域中利用技術的發展。
