介电型EAP发电能量转换研究

【摘要】：经济发展、社会进步给能源供给带来了越来越大的压力,发展可再生能源作为解决目前能源问题的根本途径与必然选择。介电型EAP(Electroactive Polymer)发电机由于具有能量密度高、变形大、成本低、适应范围广、可与动力源直接耦合等优点,目前吸引了越来越多科研人员的兴趣。开展介电型EAP发电机能量转换研究,具有十分重要的研究意义和应用价值。论文主要工作如下: 根据换能单元的测试需要,设计、实现了介电型EAP能量转换试验平台。建立换能单元的等效电学模型,确定模型参数并进行试验验证。 分析了介电型EAP换能单元的工作过程和能量转换关系,通过试验测试了换能单元能量转换试验结果。分析、确定了换能单元输入机械功、增加电能、转换效率的主要因素,通过试验分析因素对能量转换的影响。运用有限元分析软件ABAQUS对换能单元单工作过程中的外力进行仿真分析。 分析了提高发电能量和总效率的方法,为充分利用换能单元的回程力,设计了反向并联的双单元换能器。在分析其工作原理的基础上进行能量转换试验,总效率有较大程度的提高,获得不同初始电压对双单元换能器能量转换的影响。在此基础上分析得到多单元换能器的总效率能进一步提高,为发电机的设计提供依据。 在电荷泵基础上设计了自吸式升压电路,分析了自吸式电路的升压原理,通过试验测试了自吸式电路的升压效果,分析了不同因素对电路升压效果的影响。