Original title: Měření parametrů piezo energy harvesterů
Translated title: Measuring the Parameters of Piezo Energy Harvesters
Authors: Kunz, Jan ; Novák,, Martin (referee) ; Hadaš, Zdeněk (referee) ; Beneš, Petr (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2022
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [cze] [eng]
Tato disertační práce se zabývá měřením parametrů piezoenergy harvesterů, zejména měřením jejich účinnosti. V první části práce jsou shrnuty důležité metriky pro jejich srovnání a přehled existujících měřicích systémů pro měření výkonových parametrů harvesterů. Měření účinnosti harvesterů je z důvodů komplikovaného měření příkonu zjednodušováno a účinnost harvesterů se počítá z jeho parametrů. Tento způsob nicméně není přesný, protože zanedbává mechanické ztráty, a má velkou nejistotu měřeni. Z tohoto důvodu je hlavním cílem práce najít způsob, jak přímo změřit příkon harvesteru a tak změřit jeho účinnost dle definice, tedy včetně mechanických ztrát. Na základě analýzy toku výkonů ve výkonovém řetězci harvesteru byl nalezen způsob, jak tohoto cíle dosáhnout. Poté jsem vytvořil automatizovaný měřicí systém, který umožňuje měřit výkonové parametry harvesterů a také jeho účinnost včetně stanovení nejistot měření. V poslední části jsou porovnány výkony, parametry a zejména oba druhy účinnosti pro komerčně dostupné harvestery. Dle předpokladů vychází hodnoty účinnosti dle definice menší než v případě její zjednodušené verze. Nicméně tento poměr se pro různé typy harvesterů velmi liší, u PZT harvesterů je nová účinnost přibližně třetinová, ale v případě PVDF harvesterů je pouze setinová. Tento výrazný rozdíl ukazuje, že různé typy harvesterů mají velké rozdíly v mechanických ztrátách, tento rozdíl až dosud nemohl být měřen a tak zůstával opomíjen. This dissertation deals with the measurement of piezoenergy harvester parameters, in particular the measurement of their efficiency. The first part of the thesis summarizes important metrics for their comparison and reviews existing measurement systems for measuring harvester performance parameters. The measurement of harvester efficiency is simplified due to the complexity of power measurement and harvester efficiency is calculated from its parameters. However, this method is not accurate because it neglects mechanical losses and has a large measurement uncertainty. For this reason, the main objective of this work is to find a way to directly measure the harvester power input and thus measure its efficiency by definition, i.e. including mechanical losses. By analyzing the power flow in the harvester power chain, a way to achieve this goal has been found. Then, I have created an automated measurement system that allows to measure the harvester power parameters and also its efficiency including the determination of measurement uncertainties. In the last section, the performance, parameters and especially the two types of efficiency for commercially available harvesters are compared. As expected, the efficiency evaluated according to the definition come out smaller than in the case of its simplified version. However, this ratio varies widely for different harvester types, with the new efficiency being approximately one-third for PZT harvesters but only one-hundredth for PVDF harvesters. This significant difference shows that the different types of harvesters have large differences in mechanical losses, this difference could not be measured until now and thus remained neglected.
Keywords: efficiency; efficiency measurement; Energy harvesting; piezo energy harvester; PVDF; PZT; Energy harvesting; měření účinnosti; piezoenergy harvester; PVDF; PZT; účinnost

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/208311

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-591518


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses