طراحی و بهینه سازی مدار واسط میکروژنراتورها و عملگرهای پیزوالکتریک

در سال های اخیر استفاده از مبدل های پیزوالکتریک برای تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و بالعکس به طور خاصی مورد توجه بوده است. این به خاطر آن است که این مبدل ها می توانند چگالی تبدیل توان بالایی را به طور نسبی فراهم آورند و همچنین دارای پتانسیل یکپارچه سازی بالایی با سایر تجهیزات برای تبدیل انرژی می باشند. به خاطر همین است که استفاده از مواد پیزوالکتریک به منظور برداشت انرژی از منابع ارتعاشی یکی از رایج ترین زمینه های مورد توجه در حوزه میکروژنراتور ها برای محققین است. مشکل اصلی میکروژنراتور های پیزوالکتریک این است که جریان تولید شده توسط آنها تا زمانی که مشغول شارژ کردن خازن داخلی المان پیزوالکتریک است نمی تواند به خوبی از آن خارج شود. بنابراین انرژی تولید شده توسط پیزوالکتریک در ظرفیت خازنی داخل آن ذخیره می شود و می تواند به اندازه قابل توجهی توان خروجی در دسترس را کاهش دهد. برای حل این مشکل روش های مختلفی ارائه شده که مهمترین آنها روش سوئیچینگ غیر خطی است که می تواند نرخ تبدیل را تا اندازه قابل توجهی افزایش دهد، اما به خاطر داشتن عملکردی بر اساس سوئیچینگ و قرار دادن سلف در مدار برای یک لحظه کوتاه، جریان لحظه ای که در سوئیچ و یا شبکه الکتریکی در جریان است خیلی زیاد است. بنابراین اتلاف توان در این تکنیک ها می تواند خیلی زیاد باشد. در این رساله به منظور رفع این مشکلات، یک تکنیک جدید غیر سوئیچینگ، بدون نیاز به سوئیچ کردن در نقاط اکسترمم جابجایی المان پیزوالکتریک، که مولتی سوئیچ تطبیق پذیر نامیده می شود ارائه شده و مورد مطالعه قرار می گیرد. این مدار واسط در یک مقایسه توسط نرم افزار شبیه سازی می تواند به طور موثری توان برداشت شده را حدودا به اندازه دو برابر تکنیک های غیر خطی قبلی بهبود دهد و نشان داده خواهد شد که این تکنیک دارای پتانسیل بالایی در تحقق فیزیکی و کاربرد عملی آن است.