Power and bandwidth analysis of vibration-based piezoelectric energy harvesting systems using electrically induced damping

能量收集 带宽(计算) 振动 电阻抗 电势能 刚度 电力系统 压电 电网 电力负荷 电气工程 声学 功率(物理) 电子工程 工程类 物理 电压 电信 结构工程 量子力学
作者
Yabin Liao,Feng Qian,Yi-Chung Shu
标识
DOI:10.1117/12.3009793
摘要

This paper explores using electrically induced damping (electrical damping) as a dual indicator to power output and harvesting bandwidth in vibration-based piezoelectric energy harvesting. It evaluates electrical damping's impact on bandwidth and power using an impedance-based unified model. Analytical formulas are systematically developed to quantify the electrical damping and change in system stiffness for harvesters interfaced with various circuit topologies. The relationship between the electrical damping and power is elucidated through both analytical analysis and numerical examples. This electrical damping approach allows for analyzing power and bandwidth simultaneously.
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