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Buck-Boost Converter for Sensorless Power Optimization of Piezoelectric Energy Harvester

降压式变换器 升压变换器 降压升压变换器 功率(物理) 控制理论(社会学) 能量收集 电压 发电机(电路理论) 最大功率原理 工程类 电气工程 计算机科学 电子工程 控制(管理) 物理 人工智能 量子力学
作者
Élie Lefeuvre,David Audigier,Claude Richard,Daniel Guyomar
出处
期刊:IEEE Transactions on Power Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22 (5): 2018-2025 被引量:412
标识
DOI:10.1109/tpel.2007.904230
摘要

This paper presents a comprehensive model for miniature vibration-powered piezoelectric generators and analyses modes of operation and control of a buck-boost converter for the purpose of tracking the generators optimal working points. The model describes the generator's power dependence with the mechanical acceleration and frequency, and helps in the definition of the load behaviour for power optimization. Electrical behaviour of the input of buck-boost converter in discontinuous current mode turns out to be in perfect agreement with the considered optimization criteria with a very simple, sensorless control. Experimental results show that the converter controlled by a very low consumption circuit effectively maximizes the power flow into a 4.8 V rechargeable battery connected to the converter output. The converter's efficiency is above 84% for input voltages between 1.6 and 5.5 V, and for output powers between 200 muW and 1.5 mW. The presented circuit and control can be used as well for power optimization of electromagnetic energy harvesting devices.
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