介电型EAP发电机理及小功率流体动能发电机研究

结合我国再生能源发展需求，旨在通过介电型EAP发电机理、能量转换装置、电压变换及能量管理等关键技术的研究，实现介电型EAP小功率流体动能发电机。.建立介电型EAP粘超弹性本构模型，通过双向拉伸法确定模型参数；分析介电型EAP机电耦合特性，以试验结果修正模型；根据电学特性检测建立其电学模型，并以伏-安特性试验结果修正，分析改善伏-安特性的方法。采用多换能单元的能量转换装置，提高流体动能利用率，该装置可根据流体速度与负载要求进行调整。根据介电型EAP发电特点，研究输入输出电压变换及能量控制系统，实现系统协调工作。系统集成后，通过实验室试验分析，提高发电机整体性能，在此基础上实现实际应用。.本项目研究成果和我国现有能源方式互补性强，应用前景广阔，为我国再生能源多样化提供一条新途径，促进我国新型智能材料在新领域的研究与应用，具有十分明显的科学意义和工程实用价值。

介电型EAP能够将输出机械能转化为电能，其发电方式是一种电容式发电，由于具有能量质量密度高、能与动力源直接耦等优点，目前吸引了研究人员越来越多的研究兴趣。. 根据介电型EAP发电原理，研究了介电型EAP发电机中的若干关键问题。1）发电试验研究。分析了介电型EAP发电能量转换关系，进行能量转换试验，提出多单元换能器发电的方法，提高机械能利用效率，并据此构建了多单元发电样机；2）介电型EAP发电机理研究。双向拉伸介电型EAP以获得本构模型参数，采用高压充放电等方法获得发电单元电学特性，建立发电单元模型以分析其机电耦合特性，得到了介电型EAP应力应变状态、电容值与转换后电压，分析结果与试验较为吻合；3）介电型EAP发电的小功率输入输出电压变换器及能量控制研究。通过转换电路仿真分析与控制系统设计，构建DC/DC升压与降压变换试验平台，实现了电压的升降变换与控制。4）介电型EAP驱动特性研究。进行介电型EAP驱动数值分析，实现了多自由度柔性驱动单元及线性驱动器性能提高。. 该项目的研究为新能源的发展提供了一个新途径，将会促进新型智能材料在新能源及其它领域中的研究，具有潜在的应用前景。