本發(fā)明屬于應急電源裝置領域，尤其涉及一種用于變電站緊急照明和開關應急操作的儲能充電電路。

背景技術：
變電站是將發(fā)電廠發(fā)出的電輸送之前改變電壓的場所。在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結點，其重要性不言而喻。變電站一旦出現(xiàn)故障，對居民、工廠等的用電將造成重大影響和損失，因此變電站故障一定要及時搶修，以最大限度地降低其造成的社會和經(jīng)濟損失?，F(xiàn)有的變電站中，應急事故照明系統(tǒng)已經(jīng)作為一種標準配置，被廣泛應用。一個標準的應急事故照明系統(tǒng)，通常由一套交/直流變換裝置、至少一組蓄電池和分布于各個關鍵照明電的緊急照明燈具等構成。在變電站的站用交流電源系統(tǒng)正常時，應急事故照明系統(tǒng)由站用交流電源系統(tǒng)供電，對應急事故照明系統(tǒng)中的蓄電池組進行充電，一旦變電站的站用交流電源消失，則變電站應急事故照明系統(tǒng)自動通過切換電路將平時處于充電狀態(tài)的蓄電池組(亦稱直流系統(tǒng))投入運行，對各個緊急照明燈具進行供電，確保在事故狀態(tài)下必需的照明?，F(xiàn)有的各種應急事故照明系統(tǒng)，實際上與電腦用UPS裝置的工作原理相類似，都是在交流電源有電時，用交流電源對蓄電池組進行充電，當交流電源失電時，蓄電池組轉入工作狀態(tài)，為緊急照明燈具或系統(tǒng)提供應急電源，保證緊急情況下所需的最低和必要照明亮度。隨著照明技術的不斷發(fā)展，各種采用LED發(fā)光器件的照明燈具應運而生，例如，公開日為2014年03月12日，公開號為CN103632621A的中國發(fā)明專利申請中，公開了一種“節(jié)能型LED事故照明與設備銘牌一體標牌”，其標牌本體為透明導光面板，在透明導光面板上標有設備編號；在透明導光面板周圍設置LED發(fā)光器件；LED發(fā)光器件的出光面朝向透明導光面板；LED發(fā)光器件經(jīng)導線與變電站應急事故照明裝置的電源連接。當變電站應急事故照明裝置啟動后，LED發(fā)光器件得電發(fā)光，照亮透明導光面板上的設備編號，幫助操作人員對設備編號銘牌標志進行迅速正確的讀取，并對標牌所在部位提供事故緊急照明光源。其透明導光面板既可顯示設備編號文字，又可作為平面光源照亮周邊環(huán)境，可避免運行人員的誤操作，最大限度的利用了照明能量，使得應急事故照明裝置與設備編號銘牌標志兩位一體，起到雙重作用。變壓器噪聲是由本體結構設計、選型布局、安裝、使用過程中，變壓器本體及冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的不規(guī)則、間歇、連續(xù)或隨機引起的機械噪聲及空氣噪聲總和。具體來說，變壓器本體振動產(chǎn)生的噪聲根源在于：(1)硅鋼片的磁致伸縮引起的鐵芯振動；(2)硅鋼片接縫處和疊片之間存在著因漏磁而產(chǎn)生的電磁吸引力而引起鐵芯的振動；(3)當變壓器繞組中有負載電流通過時，負載電流產(chǎn)生的漏磁引起線圈、油箱壁的振動。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤、石油等化石能源資源因不斷消耗而日益減少，世界各國都在大力發(fā)展各種可再生能源，希望能夠將環(huán)境中可以回收利用的能量進行收集和轉換。壓電振動能量收集器就是實現(xiàn)這一功能的一種器件，它是通過壓電材料(通常是壓電陶瓷)的“壓電效應”，將環(huán)境中的各種振動能收集轉換為電能。壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。所謂“壓電效應”是指某些介質(zhì)在受到機械壓力時，哪怕這種壓力像聲波振動那樣微小，都會產(chǎn)生壓縮或伸長等形狀變化，引起介質(zhì)表面帶電，這是正壓電效應。反之，施加激勵電場，介質(zhì)將產(chǎn)生機械變形，稱逆壓電效應。如果能夠利用“壓電效應”制備出基于壓電振動能量收集器的一種儲能充電電路，將變壓器的振動能收集儲存起來，將壓電振動能量收集器與變電站緊急照明和開關應急操作的儲能充電電路統(tǒng)相結合，在變電站出現(xiàn)故障時，及時為緊急照明設備供電，既可以實現(xiàn)故障狀態(tài)下的緊急照明，提高故障搶修效率，保障人身安全和設備安全；又可充分利用變壓器的振動能量，變廢為寶，有助于節(jié)能降耗，降低運行維護工作的成本，其構思的實現(xiàn)和完成，對于變電站的經(jīng)濟運行具有十分重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用振動能量收集器的儲能充電電路，其將陣列式壓電振動能量收集器作為振動能量收集裝置，安裝、固定在變壓器本體或其附件結構的指定位置上，在諧振狀態(tài)下收集變壓器振動產(chǎn)生的能量，用于變電站緊急照明和一次線路開關的應急操作，即可達到了節(jié)能降耗的效果，同時又可降低運行成本，提高變電站運行的安全系數(shù)。本發(fā)明的技術方案是：提供一種采用振動能量收集器的儲能充電電路，所述的儲能充電電路包括依次連接的壓電振動能量收集器組、整流電路、充電電路和蓄電池；所述的壓電振動能量收集器組的電能輸出端依次經(jīng)所述的整流電路和充電電路，與所述蓄電池的正/負電極對應連接；通過所述的整流電路，將所述壓電振動能量收集器組所收集到的電能轉換成穩(wěn)定/可控的直流電能，經(jīng)所述的充電電路送入蓄電池中進行能量存儲；其特征是：其所述的壓電振動能量收集器組設置在變壓器本體或變壓器的附件結構上，用于在諧振狀態(tài)下收集變壓器振動所產(chǎn)生的能量，并利用“壓電效應”將其轉換為電能；將所述蓄電池的電源輸出端接入變電站的緊急照明系統(tǒng)或直流操作系統(tǒng)中；當變電站的交流站用電源失電時，所述的緊急照明系統(tǒng)通過控制自動控制開關K1的自動閉合，接通所述蓄電池的電源輸出端，所述的儲能充電電路為LED發(fā)光器件提供電源，實現(xiàn)變電站的緊急照明功能；或者，當變電站的直流操作系統(tǒng)電源失電時，通過閉合控制開關K2，所述的儲能充電電路為變電站一次線路開關的操作提供應急操作直流電源；其中，所述的諧振狀態(tài)是指諧振頻率為100Hz的振動應用環(huán)境；所述的壓電振動能量收集器組包括多個壓電振動能量收集器，所述的多個壓電振動能量收集器固定在至少一個整體框架結構上；所述的整體框架結構與變壓器本體或變壓器的附件結構固定連接為一體，將所述變壓器產(chǎn)生的振動能量，傳遞至所述的多個壓電振動能量收集器；所述的采用振動能量收集器的儲能充電電路，將陣列式壓電振動能量收集器作為振動能量收集裝置，安裝、固定在變壓器本體或其附件結構的指定位置上，在諧振狀態(tài)下收集變壓器振動產(chǎn)生的能量，用于變電站緊急照明和一次線路開關的應急操作；所述的采用振動能量收集器的儲能充電電路，既可以實現(xiàn)故障狀態(tài)下的緊急照明，又可充分利用變壓器的振動能量，同時對變壓器還有著減振降噪的功能。具體的，在變壓器的噴油管與本體之間的連桿處，設置所述的整體框架結構，在所述整體框架結構上設置所述的壓電振動能量收集器組，通過連桿和與其固接為一體的整體框架結構，帶動所述的壓電振動能量收集器組振動/發(fā)電。具體的，所述的壓電振動能量收集器為雙晶片懸臂梁結構壓電振動能量收集器、鼓形結構壓電振動能量收集器或鐃鈸結構壓電振動能量收集器。具體的，所述的整流電路為倍壓整流電路。具體的，所述變壓器的振動基頻為100Hz，所述壓電振動能量收集器組的諧振頻率也為100Hz。其所述的充電電路為限流—恒壓快充模式的充電電路，在整個充電過程中，所述蓄電池的電壓隨時間呈指數(shù)形式增加，但電池電流在充電初始階段為恒流充電階段，然后隨時間呈指數(shù)形式減??；在充電之初電池電壓較低時用一個較大電流對電池充電，然后充電電流逐漸減小，直至電池充滿為止。其所述的蓄電池為鋰電池。與現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明的優(yōu)點是：1.采用陣列形式設置的多組壓電振動能量收集器，將該陣列裝置安裝固定在變壓器上的指定位置，在諧振狀態(tài)下收集變壓器振動產(chǎn)生的能量，用于變電站緊急照明和一次線路開關的應急操作，不僅達到了節(jié)能的效果，同時對變壓器還有著減振降噪的功能；2.采用能夠緊固在振動源上的整體框架結構，將多個壓電振動能量收集器組成陣列，固定在框架結構上，以提高其電能輸出能力；3.整個儲能充電電路統(tǒng)既可以實現(xiàn)故障狀態(tài)下的緊急照明，又可充分利用變壓器的振動能量，變廢為寶。附圖說明圖1是本發(fā)明儲能充電電路的電路模塊示意圖；圖2是本發(fā)明整體框架結構的結構示意圖；圖3是本發(fā)明雙晶片懸臂梁結構壓電振動能量收集器的結構示意圖；圖4是本發(fā)明鐃鈸結構壓電振動能量收集器的結構示意圖；圖5是本發(fā)明鼓形壓電結構振動能量收集器的結構示意圖；圖6是變壓器振動測試點的加速度時域圖；圖7是變壓器振動測試點在頻域上的振動特性分布；圖8是本發(fā)明充電電路實施例的線路圖。圖中1為壓電振動能量收集器，2為整體框架結構，3為振動源，4為質(zhì)量負荷，5-1為第一壓電單晶片，5-2為第二壓電單晶片，6為基板，7-1為上金屬帽，7-2為下金屬帽，8為弛豫鐵電單晶片，9為銅環(huán)，10-1為上銅片，10-2為下銅片，11為圓形壓電單晶片，12為銅塊質(zhì)量負荷，K1為緊急照明系統(tǒng)控制的自動控制開關，K2為控制開關。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。圖1中，本發(fā)明的技術方案提供了一種采用振動能量收集器的儲能充電電路。所述的儲能充電電路包括依次連接的壓電振動能量收集器組、整流電路、充電電路和蓄電池。在蓄電池電源輸出端與充當緊急照明系統(tǒng)發(fā)光源的LED發(fā)光器件之間，串接有緊急照明系統(tǒng)控制的自動控制開關K1；在蓄電池電源輸出端與一次線路開關應急操作電源輸入端之間，串接有控制開關K2。其所述的壓電振動能量收集器組設置在變壓器本體或變壓器的附件結構上。所述的壓電振動能量收集器組的電能輸出端經(jīng)所述的整流電路、充電電路，與所述蓄電池的正、負電極對應連接。其所述的壓電振動能量收集器組，用于在諧振狀態(tài)下收集變壓器振動產(chǎn)生的能量，并利用“壓電效應”將其轉換為電能。所述的儲能充電電路，通過所述的整流電路，將所述壓電振動能量收集器組所收集到的電能轉換成穩(wěn)定的、可控制的直流電能，經(jīng)所述的充電電路送入蓄電池中進行能量存儲。將所述蓄電池的電源輸出端接入變電站的緊急照明系統(tǒng)或直流操作系統(tǒng)中；當變電站的交流站用電源失電時，所述的緊急照明系統(tǒng)通過控制自動控制開關K1的自動閉合，接通所述蓄電池的電源輸出端，所述的儲能充電電路為LED發(fā)光器件提供電源，實現(xiàn)變電站的緊急照明功能?；蛘?，當變電站的直流操作系統(tǒng)電源失電時，通過閉合控制開關K2，所述的儲能充電電路為變電站一次線路開關的操作提供應急操作直流電源。前述的壓電振動能量收集器組包括多個壓電振動能量收集器，多個壓電振動能量收集器被固定在一個整體框架結構上；所述的整體框架結構與所述變壓器本體或變壓器的附件結構固定連接為一體，將所述變壓器產(chǎn)生的振動能量，傳遞至所述的多個壓電振動能量收集器。進一步的，在所述變壓器噴油管與本體之間的連桿處，設置所述的整體框架結構，在所述整體框架結構上設置所述的壓電振動能量收集器組，通過連桿和與其固接為一體的整體框架結構，帶動所述的壓電振動能量收集器組振動、發(fā)電。具體的，其所述的壓電振動能量收集器為雙晶片懸臂梁結構壓電振動能量收集器、鼓形結構壓電振動能量收集器或鐃鈸結構壓電振動能量收集器，上述各種壓電振動能量收集器的具體結構可參見后續(xù)圖3～圖5所示及相關文字說明。具體的，所述壓電振動能量收集器組所收集到的電能，經(jīng)過倍壓整流電路，轉換成穩(wěn)定的、可控制的直流電能。進一步的，其所述的諧振狀態(tài)是指諧振頻率為100Hz的振動應用環(huán)境；其所述變壓器的振動基頻為100Hz，所述壓電振動能量收集器組的諧振頻率也為100Hz。其所述的充電電路為限流—恒壓快充模式的充電電路，在整個充電過程中，所述蓄電池的電壓隨時間呈指數(shù)形式增加，但電池電流在充電初始階段為恒流充電階段，然后隨時間呈指數(shù)形式減??；在充電之初電池電壓較低時用一個較大電流對電池充電，然后充電電流逐漸減小，直至電池充滿為止。其所述的蓄電池為鋰電池。本發(fā)明技術方案所述的儲能充電電路統(tǒng)，基于具有“壓電效應”的壓電振動能量收集器，在諧振狀態(tài)下收集變壓器振動產(chǎn)生的能量，采用蓄電池將變壓器的振動能收集儲存起來；將蓄電池作為變電站的緊急照明電源或一次線路開關的應急操作電源；在變電站出現(xiàn)故障或其交流站用電源失電時，及時為緊急照明設備供電，或為一次線路開關提供應急操作電源；既可以實現(xiàn)故障狀態(tài)下的緊急照明，提高故障搶修效率，保障人身安全和設備安全；又可充分利用變壓器的振動能量，變廢為寶，有助于節(jié)能降耗，降低運行/維護工作的成本，達到節(jié)能降耗的效果，降低運行成本，提高變電站運行的安全系數(shù)。圖2中，給出了與變壓器本體或變壓器的附件結構固定連接為一體的整體框架結構，其為一個帶有多個橫隔的框架結構2，在每兩個橫隔之間，固定有多個壓電振動能量收集器1，各個多個壓電振動能量收集器的一端固定在所述的橫隔上，設置有一個質(zhì)量負荷，當變壓器產(chǎn)生的振動能量通過整體框架結構傳導至各個壓電振動能量收集器時，各個壓電振動能量收集器將所接收到的機械振動，轉換為電能并輸出。所述的多個壓電振動能量收集器在電路上為并聯(lián)結構，一方面可以避免因一個或局部數(shù)個壓電振動能量收集器的損壞而影響整體電能的輸出，另一方面，采用并聯(lián)結構，可以輸出較大的電流，為后續(xù)的整流電路或充電電路提供較大的工作電流，以滿足蓄電池的充電電流要求。為了獲得更大的電能輸出，如圖所示的整體框架結構可以設置多個，例如，在變壓器噴油管與本體之間的連桿處，在連桿的上、下方均對稱地設置若干組(相當于偶數(shù)個如圖所示的整體框架結構)，這樣一方面可以盡可能多的設置多個整體框架結構，構成一組陣列結構，另一方面，還涉及到整體框架結構整體部分的諧振頻率問題。由于本技術方案中是在諧振狀態(tài)(指諧振頻率為100Hz的振動應用環(huán)境)下使得整體框架結構帶動所述的壓電振動能量收集器組振動、發(fā)電，故要選取合適的整體框架結構質(zhì)量，使得其共振頻率與固定整體框架結構處的變壓器本體或變壓器的附件結構的震動頻率相匹配，只有這樣，才能使得壓電振動能量收集器組處于最佳振動頻率，輸出最大電能。實際實施時，可先做出一個單層框架，將一定數(shù)量的壓電振動能量收集器固定在單層框架上(例如，每個單層框架分別安裝壓電振動能量收集器3行，每行3個，共9個)，再將多個單層框架貫穿起來緊固在一起，即構成陣列式的整體框架結構。通過測試，測得的噴油管與本體連桿的振動加速度在0.4m/s2左右。具體可參見后續(xù)圖6所示該測試點的加速度時域圖。對數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，研究噴油管與本體連桿在頻域上的振動特性分布可知，如后續(xù)圖7所示，該處變壓器振動以100Hz頻率占比最大。從振動強度和安裝難度兩方面考慮，選擇噴油管與本體的連桿處，作為整體框架結構固定的位置，將帶有多個壓電振動能量收集器的整體框架結構(稱之為發(fā)電部分)安裝在該連桿上，通過連桿帶動發(fā)電部分振動發(fā)電。由于連桿結構的諧振頻率遠高于振動源的頻率100Hz。將整體框架結構(發(fā)電部分)安裝在連桿上之后，發(fā)電部分作為質(zhì)量負荷，連桿結構的諧振頻率會下降，若諧振頻率能降到剛好100Hz，則整體框架結構可以接受到最大強度的振動，換句話說，其可以吸收最大強度的振動。通過有限元仿真模擬和現(xiàn)場實測，對于一個35kV的主變壓器，其發(fā)電部分總質(zhì)量為13.6kg；在變壓器噴油管與本體之間的連桿位置上，距離本體8.6cm處，為最佳安裝位置。圖3中，本技術方案的壓電振動能量收集器可以采用雙晶片懸臂梁結構壓電振動能量收集器。雙晶片懸臂梁結構壓電振動能量收集器的結構是通過在一層基板6(為金屬片)的上下表面各粘接一個壓電單晶片5-1、5-2(即通常所稱的壓電層或壓電片)組成的，壓電單晶片的面積通常和金屬片相等或稍小于金屬片。實驗時雙晶片的一端固定在振動源3上隨振動源一起振動，另一端粘上不同的質(zhì)量負荷4。為研究雙晶片結構中壓電單晶片與金屬片的厚度對振動能量收集器發(fā)電能力的影響，對相同尺寸的壓電片，選用不同厚度的金屬銅片，制作了不同的雙晶片振動能量收集器。在實驗中，選擇尺寸為58mm×15mm×0.5mm的PZT陶瓷片(弛豫鐵電單晶片)作壓電片，金屬銅片選用長寬為70mm×17mm、厚度分別為0.2mm、0.5mm的銅片，壓電片粘結在銅片中部，一端固定在振動源上時只有銅片被夾持固定。通過實驗和測量可知，(1)隨質(zhì)量負荷的增加，雙晶片的諧振頻率從47Hz到17Hz逐漸降低；(2)最高開路電壓從20V逐漸升高到35V，這主要是因為質(zhì)量負荷的增加使得懸臂梁的振幅逐漸增大，形變量增大，從而開路電壓不斷提高。通過實驗和測量，得到諧振頻率固定的壓電單晶片懸臂梁式振動能量收集器的一些優(yōu)化指南：1)相比于梁的寬度w和質(zhì)量負荷Mt，懸臂梁的諧振頻率對長度L和基板厚度tm更加敏感，所以長度L和基板厚度tm在改進懸臂梁的輸出性能方面起主導作用。2)要想增加壓電層兩端的開路電壓，可以通過增加基板厚度和降低梁的長度來增加質(zhì)量負荷，但是，改變寬度，對增加開路電壓無效。3)若要增加能量，可以通過增加基板的厚度，降低量的長度以及增加量的寬度的方式來實現(xiàn)。4)當末端的質(zhì)量負荷保持恒定時，存在一個隨長度變化的最佳基板厚度，使得開路電壓和能量取得最大值。最終選取懸臂梁長度L＝20mm、寬度w＝5mm、壓電片厚度tp＝0.5mm、基板厚度tm＝1mm、質(zhì)量負荷Mt＝22g。圖4中，本技術方案的壓電振動能量收集器還可以采用鐃鈸結構壓電振動能量收集器。其鐃鈸結構壓電振動能量收集器的結構由中間的弛豫鐵電單晶片8和位于其上、下表面的上金屬帽7-1和下金屬帽7-2組成。把弛豫鐵電單晶片一邊的金屬帽(銅帽)固定于振動源上之后，在另一邊的銅帽上粘結銅塊(相當于質(zhì)量負荷)時，銅帽頂部位移較大的振動模式被抑制，由其阻抗譜可知，隨著質(zhì)量負荷的增加，諧振點向低頻方向移動，諧振點所對應的器件輸出阻抗增大，故輸出功率達最大值所需的外接匹配電阻增大。頻率分析：8.5g和17.0g質(zhì)量負荷下，輸出量分別在650Hz和500Hz時出現(xiàn)極大值。負載電阻分析：8.5g和17.0g質(zhì)量負荷下輸出功率分別在外接電阻為57kΩ和74kΩ時達到最大值。輸出大?。涸撶t鈸器件在0.55N推動力作用下，輸出功率為14mW，功率密度為188mW/cm3。圖5中，本技術方案的壓電振動能量收集器還可以采用鼓形壓電結構振動能量收集器。其鼓形壓電結構振動能量收集器由中間的銅環(huán)9，位于銅環(huán)上、下表面的上銅片10-1、下銅片10-2，在上銅片上再粘結固定一個圓形壓電單晶片11(PMNT單晶片)，將鼓形壓電結構振動能量收集器的下表面固定在振動源上，在上表面的中心位置粘結固定一個銅塊作為質(zhì)量負載12。實際實施時，在外徑23mm、內(nèi)徑21mm、高3mm的銅環(huán)上下表面粘上直徑25mm、厚0.15mm的上、下銅片，在上銅片上再粘上直徑17mm、厚0.5mm的圓形壓電單晶片(PMNT單晶片)，將鼓形壓電結構振動能量收集器的下表面固定在振動源上，在其上表面的中心位置粘一直徑5mm、質(zhì)量0.5g的銅塊作為質(zhì)量負載。此種鼓形壓電結構振動能量收集器結構的諧振頻率為710Hz左右，最大輸出電壓可以達到7V以上。與圖3所示雙晶片懸臂梁結構壓電振動能量收集器的結構相比，該鼓形結構有其特有的優(yōu)勢：一方面，該結構不需要懸臂梁結構的長臂和擺臂所需的空間，只在鼓面上下很小范圍內(nèi)振動，因此工作所需空間比較小，更適合在小空間的振動環(huán)境中工作；另一方面，鼓形結構底面較大，可以更好地與振動源粘結固定在一起。圖6和圖7為變壓器的噴油管與本體連桿處測試點的加速度時域圖和該測試點在頻域上的振動特性分布圖，由圖可知，變壓器噴油管與本體連桿處的振動加速度在0.4m/s2左右，該處變壓器振動以100Hz頻率占比最大。圖8中，本技術方案的充電電路，是根據(jù)20世紀美國科學家馬斯(J.A.Mas)提出的電池快充三定律，結合壓電材料的高阻抗特性進行改進的充電電路，該充電電路是以DC-DC變換器為核心，結合控制電路，克服了發(fā)電材料輸出的電能的不穩(wěn)定、不可人為控制的缺點，把振動振動能量收集器上收集到的電能轉換為穩(wěn)定的、可控制的電能供蓄電池充電。根據(jù)蓄電池在振動能量收集系統(tǒng)中的充電特性，設計和采用了儲能、即時放電和照明的充電策略對有限的電能進行管理?；贛as的電池快充三定律，對于壓電型發(fā)電材料，設計了限流-恒壓快充模式的充電電路，根據(jù)該理論，電池在充電過程中的電壓和電流可用下式表示：Vb(s)＝V∞+(V0-V∞)e-αs，式中s表示充電時間，sc表示電池由恒流充電到電流指數(shù)衰減充電的時間轉折點。由電化充電電池理論可知，sc由下列條件決定：當s＝sc時，電池中存儲的電荷通常為電池最大電荷存儲量Qm的80％。V0表示電池的最初電壓，V∞表示電池的充電限制電壓。α為常數(shù)，I0表示初始充電階段的充電電流。由上式分析可知：在整個充電過程中，電池電壓將隨時間呈指數(shù)形式增加，但電池電流在充電初始階段為恒流充電階段，然后隨時間呈指數(shù)形式減小。因此可以預測：在充電之初電池電壓較低時用一較大電流對電池充電，后充電電流逐漸減小，直至充滿為止。具體的，其充電電路由DC-DC升壓芯片、電阻R0～R8、可調(diào)電阻RT、電容C1～C6、二極管D1～D4、電感L11和場效應管BGA組成；其中，電源輸入端INPUT與DC-DC升壓芯片的AVIN管腳連接，該電源輸入端還經(jīng)過二極管D1與DC-DC升壓芯片的PVIN管腳連接，該電源輸入端同時還經(jīng)過電阻R2、二極管D2與DC-DC升壓芯片的CHC管腳連接，還經(jīng)過電阻R3、二極管D3與DC-DC升壓芯片的EOC管腳連接，并經(jīng)電容C1接地。DC-DC升壓芯片的LVO管腳和NC管腳與電阻R1和電容C2的一端連接，電容C2的另一端接地，電阻R1的另一端與DC-DC升壓芯片的TP管腳連接，電阻R1的另一端同時與可調(diào)電阻RT和電阻R0的一端連接，可調(diào)電阻RT和電阻R0的另一端接地。DC-DC升壓芯片的GND管腳接地。DC-DC升壓芯片的ISET管腳經(jīng)電阻R4接地，DC-DC升壓芯片的IEOC管腳經(jīng)電阻R5接地，DC-DC升壓芯片的VAD管腳經(jīng)電阻R6接地。DC-DC升壓芯片的VBAT管腳與電容C3、電容C6、電阻R8的一端，以及蓄電池(圖中以電池表示)的正極對應連接，構成系統(tǒng)負載SYSTEMLOAD端，蓄電池的負極接地。電容C3和電容C6的另一端接地。DC-DC升壓芯片的DRI管腳與場效應管BGA的柵極G連接，場效應管BGA的源極S與DC-DC升壓芯片的PVIN管腳連接，并同時與負載SYSTEMLOAD端連接，場效應管BGA的漏極D與電感L11的一端、二極管D4的負極以及電阻R7的一端同時連接，二極管D4的正極接地，電阻R7的另一端經(jīng)電容C4接地。電感L11的另一端與DC-DC升壓芯片的SNS管腳連接，并同時與電阻R5的另一端連接，還經(jīng)過電容C5接地。明顯地，這是一個電感式場DC-DC升壓電路，其中的效應管BGA充當開關管的作用。DC-DC升壓芯片可選用LK8811、MAX732或MC34063A等市售產(chǎn)品。采用本發(fā)明技術方案的DC-DC升壓電路，將壓電振動能量收集器組(發(fā)電體)所發(fā)的電能升壓到3V給兩節(jié)鋰電池(350mAh每節(jié))充電，如按照實測的發(fā)電體充電電流0.416mA來計算，充滿兩節(jié)鋰電池約需70天，可驅動3個60mW的LED白光燈照明約3.88小時。將上述的DC-DC升壓電路與蓄電池連接組成一體，即可構成一個DC-DC儲能電路。該DC-DC儲能電路不僅可以充當采用LED發(fā)光器件的變電站緊急照明系統(tǒng)的電源，還可充當一次線路開關的應急操作電源。由于本發(fā)明的技術方案采用成陣列結構設置的壓電振動能量收集器作為振動能量收集器，將其安裝、固定在變壓器本體或其附件結構的指定位置上，在諧振狀態(tài)下收集變壓器振動產(chǎn)生的能量，用于變電站緊急照明和一次線路開關的應急操作，既可達到了節(jié)能降耗的效果，同時又可降低運行成本，提高變電站運行的安全系數(shù)。本發(fā)明可廣泛用于變電站緊急照明系統(tǒng)或一次線路開關應急操作電源的設計、制造領域。