精读笔记：Shu2006-power

一、文献信息

Shu Y. C., Lien I. C. Analysis of power output for piezoelectric energy harvesting systems. Smart Materials and Structures, 2006, 15(6): 1499–1512.

论文分析谐波激励下的压电振动器，电路为整流桥、滤波电容和负载电阻。作者考虑机电耦合对振动幅值的影响，并将解析结果与仿真和三层压电弯曲梁实验比较。

实验器件在约53 Hz附近共振，实测最优负载约200 kΩ。该数值属于共振弯曲器件和整流电路，不能用于本项目1 Hz未整流压缩测试。

在论文的弱耦合近似和整流电路模型中，式（32）给出：

R_{opt} = \frac{π}{2 C _{p} ω}

论文随后说明，当机电耦合不可忽略时，最优负载还会受到频率、阻尼和耦合的影响，不能始终使用上述简式。

本项目核心实验没有整流桥和滤波电容，采用电流源与电容并联的简化模型，其参考负载为：

R^{*} = \frac{1}{ω C _{p}} = \frac{1}{2 π f C _{p}}

两个公式对应不同电路，不能混用。正式负载以到货PZT实测电容和本地扫描为准。

论文指出，对其解析模型，在固定激励频率下可以寻找相应的最优负载；强耦合时还需要同时考虑短路共振和开路反共振附近的不同工作点。

这不等于所有压电器件的功率—负载曲线都必然具有相同形状。本项目只设置五档负载扫描，实际结果可能出现明确峰值、平台或峰值落在扫描范围外，均应按实测报告。

本文用于说明：

论文中的200 kΩ和整流负载公式不进入本项目正式参数表。