位移约束振动能量采集器的最优负载与刚度

振动能量采集器的功率电子接口不仅提供交流-直流转换，还能在位移约束运行下设置电气阻尼以最大化输出功率。对于线性双端口采集器，通常通过同步开关实现库仑阻尼谐振发电机来利用这一点，但当采集器被异步开关以模拟电阻负载时，这一点尚未被充分探索。为了理解这种方法的潜力，需要已知负载电阻和其他控制参数的最优值。在本文中，我们解析地确定了具有位移约束的谐波驱动双端口采集器的最优负载和刚度。对于弱耦合器件，我们发现除维持饱和功率水平外，负载和刚度调整没有任何益处。对于强耦合，我们发现功率可被优化，在位移约束运行的第一临界力之后与速度阻尼发电机一致。这可维持到由谐振器品质因数决定的第二临界力，此时功率最终趋于平稳。