[发明专利]一种摩擦纳米发电机集的连接电路的优化方法及装置

说明书

本公开提供了一种摩擦纳米发电机集的连接电路的优化方法，包括：S1，建立摩擦纳米发电机集的多种连接电路；S2，建立连接电路的等效电路图；S3，根据等效电路图计算所述摩擦纳米发电机的连接电路的特征参数随着连接电路内摩擦纳米发电机数量的变化关系；S4，根据变化关系对连接电路进行优化。另外，提供了一种摩擦纳米发电机集的连接电路的优化装置。

技术领域

本公开涉及摩擦电海洋能俘获领域，尤其涉及一种摩擦纳米发电机集 的连接电路的优化方法基装置。

背景技术

随着人类社会的快速发展，化石燃料等不可再生能源正在枯竭，并且 化石燃料的大量燃烧严重破坏我们的生存环境，人类未来将面临前所未有 的生存危机，开发绿色可再生能源刻不容缓。海洋覆盖了地球表面约70％ 的面积，蕴藏着丰富的能量。海浪能具有巨大的开发和应用潜力，但由于 传统能量采集装置结构复杂、能量转换效率低、维护成本高等各种缺陷， 无法有效地获取海浪能。因此，需要新能源收集技术有效地回收海浪的能量。基于接触带电和静电感应的摩擦纳米发电机可以回收部分海浪能量。 摩擦纳米发电机具有诸多优良性能，如结构简单，能量转换效率高以及制 造成本低等优点，摩擦纳米发电机在微/纳米能源、自供电的传感器、高压 电源和大规模的蓝色能量等应用领域取得了显著成就，尤其是在获取低频， 不规则和多向水波能源方面。为了进一步提高纳米发电机收集水波能量的 效率，研究人员对新型摩擦纳米发电机做了大量的工作。然而，为了大规 模的水波能量收集，摩擦纳米发电机网络的组网策略仍有待研究，特别是 电缆电阻和各个摩擦纳米发电机单元输出的相位异步的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种摩擦纳米发电机集的连接电路的优化方法及装置， 至少解决以上技术问题。

(二)技术方案

一方面，本公开提供了一种摩擦纳米发电机集的连接电路的优化方法， 包括：S1，建立摩擦纳米发电机集的多种连接电路；S2，建立所述连接电 路的等效电路图；S3，根据所述等效电路图分别计算所述摩擦纳米发电机 的连接电路的特征参数随着连接电路内摩擦纳米发电机数量的变化关系； S4，根据所述变化关系对所述连接电路进行优化。

可选地，特征参数至少包括：最佳匹配内阻、平均功率以及保留效率。

可选地，最佳匹配内阻R_opt的计算公式为：

其中，z_·，n为摩擦纳米发电机集的内阻抗，R_·，n为导线电阻，X_·，n为摩擦 纳米发电机集的电容性阻抗；

最大平均功率P_max的计算公式为：

其中，U_·为连接电路的有效开路电压；

保留效率α的计算公式为：

其中，n为摩擦纳米发电机的数量。

可选地，步骤S4具体包括：S41、绘制所述最佳匹配内阻、平均功率 以及保留效率随着连接电路内摩擦纳米发电机数量的变化关系曲线；S42、 获取所述变化关系曲线中最佳匹配内阻最小、和/或平均功率最大和/或保 留效率最大所对应的摩擦纳米发电机的数量；S43、获得不同连接电路的 最优摩擦纳米发电机的匹配数量；S44、根据所述连接电路匹配数量优化 所述连接电路。

可选地，步骤S44具体包括：将连接电路中的摩擦纳米发电机分成至 少一份，其中，每份中的摩擦纳米发电机的数量为匹配数量，将每份中的 摩擦纳米发电机连接，并将至少一份摩擦纳米发电机连接。