变电站空间磁场能量收集用磁电型集能技术研究
 

李栋
（国网浙江杭州市余杭区供电公司，浙江 杭州 311100）
 

    摘 要：提出了一种可用于变电站空间磁场能量收集的磁电型集能转换技术，该技术基于Terfenol-D磁致伸缩合金和PZT-5H 压电陶瓷制备而成的层状磁电复合材料，可实现空间50 Hz 工频交变磁场能量到电能的转换。阐述了能量收集单元基本结构和工作原理，并设计了基于LTC3105 芯片的能量收集管理电路。实验结果表明，在10、30、60 μT 的50 Hz 有效磁场激励下，复合材料输出电压峰值分别可达0.33、1.26、2.49 V，针对30 μT 的50 Hz 空间交变磁场，该电路可在180 s 内将1 μF 储能电容充电至4.1 V，这部分电能可瞬间释放以驱动后端负载工作。
    关键词：能量收集；磁电复合材料；管理电路；无线传感网
    中图分类号：TM154      文献标识码：A       文章编号：1007-3175(2017)06-0010-06
 

Study on Magnetoelectric Energy Conversion Technique Used for Space Magnetic Energy Harvesting in Substation

 

LI Dong
（State Grid Yuhang Power Supply Company, Hangzhou 3111 00, China）
 

    Abstract: This paper presented a kind of magnetoelectric energy conversion technique used for space magnetic energy harvesting in substation. This technique was based on magnetoelectric (ME) laminate composite consisting of Terfenol-D magnetostrictive alloy and PZT-5H piezoelectric ceramics, which could realize the electric energy conversion from the space power-frequency (50 Hz) alternating magnetic field energy. This paper expounded the basic structure and operating principle of energy harvesting element and designed the energy harvesting power management circuit based on the chip LTC3105. Experimental results indicated that the output voltage was 0.33, 1.26, 2.49 V while the device was excited by 10, 30, 60 μT magnetic field. The 1 μF storage capacitors can be charged to 4.1 V after 180 s charging when the external magnetic induction intensity is 30 μT at a frequency of 50 Hz, which means that this part energy can be released instantly to drive the rear-end load working.
    Key words: energy harvesting; magnetoelectric composite material; power management circuit; wireless sensor network
 

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