Energy Harvesting mit kombinierten piezoelektrischen und elektrodynamischen Generatoren

In dieser Arbeit wird ein kombinierter piezoelektrischer und elektrodynamischer Generator entwickelt und untersucht. Es wird ein Simulationsmodell erstellt und die Grenzen aufgezeigt, bei denen die Kombination der beiden Generatorarten einen Leistungsgewinn gegenüber einem rein piezoelektrischen Generator erreicht. Des Weiteren wird eine Power Management Schaltung entwickelt und untersucht. Die Aussagen werden anhand von drei Aufbauten bestätigt.

Energy Harvesting bezeichnet das Verfahren, Umgebungsenergie zur Versorgung von kleinen elektronischen Verbrauchern zu verwenden. In dieser Arbeit wird ein kombinierter piezoelektrischer und elektrodynamischer Generator entwickelt und untersucht. Es wird ein Simulationsmodell erstellt und mit diesem werden die Grenzen aufgezeigt, bei denen die Kombination dieser beiden Generatorarten einen Leistungsgewinn gegenüber einem rein piezoelektrischen Generator erreicht. Mit Hilfe von drei Versuchsaufbauten werden die Aussagen des Simulationsmodells überprüft und Grenzen bestätigt. Des Weiteren wird mit dem Modell neben dem Generator gleichzeitig die Power Management Schaltung untersucht. Mit dem Modell wird eine neue Schaltungstopologie entworfen, die die vom Generator erzeugte Leistung effizient gleichrichtet. Die Schaltung hat ferner eine Rückwirkung auf den Generator. Dies hat zur Folge, dass der kombinierte Generator mit der Schaltung nicht mehr in jedem Fall einen Leistungsgewinn gegenüber einem rein piezoelektrischen Generator mit Power Management Schaltung erreicht. Sowohl die Schaltung als auch die Auswirkungen der Rückwirkung werden anhand der drei Versuchsaufbauten verifiziert.