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微型静电式振动发电机的仿真技术研究

作　者: 龚川
导　师: 张宁
学　校: 南京师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 静电式振动发电机等效电路 PSPICE仿真软件 MODELICA仿真软件
分类号: TM31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

静电式振动发电机是近年来环境能量收集技术方面研究的一个热点,为了优化发电机系统的效率,建立合理的发电机模型并进行仿真分析十分必要。本文首先讨论三种静电式发电机的理论模型和等效电路,在此基础上,对极板横向振动发电机和极板纵向振动发电机做了重点探讨,分别从理论模型出发建立了相应的等效电路模型,并利用PSPICE和MODELICA仿真软件对比进行了仿真分析和验证。论文重点研究了极板横向振动发电机模型,并利用MODELICA仿真软件对模型进行了仿真,作为对比,文章还利用PSPICE软件的非线性多项式受控源,结合Boisseau等人用有限元方法(FEM)所推导出的可变电容的经验式,构造了极板横向振动发电机的等效电路并进行了仿真,并对两种方法结果进行了分析。之后论文采用能量法对极板纵向振动发电机进行的理论分析,构造了极板纵向振动发电机的等效电路模型,分别利用Modelica和PSPICE对比进行了仿真计算。对于外界无振动情况论文做了理论验证,对于外界周期性振动情况,论文利用两种方法进行了对比研究。仿真结果表明,本文建立的等效电路模型,能有效的模拟原始电路的电学性能。论文最后对全文做了总结,指出了文章研究的不足和下一步的研究工作的方向。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章绪论  7-15
  1.1 微型振动发电机的分类  7-12
  1.2 微型振动发电机模型的研究情况  12-13
  1.3 微型振动发电机的仿真方法  13-14
  1.4 本论文的主要工作  14-15
第2章微型静电式振动发电机的发电模型  15-23
  2.1 静电式振动发电机的三种模式  15-19
    2.1.1 旋转型发电机  15-17
    2.1.2 极板横向运动振动发电机  17-18
    2.1.3 极板纵向运动振动发电机  18-19
  2.2 振动发电机的运动微分方程  19-21
  2.3 仿真工具介绍  21-23
    2.3.1 PSPICE电路仿真软件  21
    2.3.2 MODELICA仿真软件平台  21-23
第3章极板横向振动发电机的等效电路模型  23-34
  3.1 极板横向振动的理论分析  23-26
    3.1.1 极板横向振动的电路方程  23-24
    3.1.2 理论模型的MODELICA仿真分析  24-26
  3.2 等效电路模型仿真与验证  26-33
    3.2.1 等效电路模型  26-30
    3.2.2 等效电路的SPICE仿真与验证  30-33
  3.3 结论  33-34
第4章极板纵向振动发电机的等效电路模型  34-47
  4.1 极板纵向振动的理论分析  34-39
    4.1.1 极板纵向振动的电路方程  34-36
    4.1.2 理论模型的MODELICA语言仿真模拟及验证  36-39
  4.2 等效电路模型仿真与验证  39-46
    4.2.1 等效电路的模型  39-43
    4.2.2 等效电路的PSPICE仿真与验证  43-46
  4.3 结论  46-47
第5章结论  47-49
附录  49-52
参考文献  52-55
致谢  55

微型静电式振动发电机的仿真技术研究

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