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자료유형
학술저널
저자정보
Songye Zhu (The Hong Kong Polytechnic University) Wenai Shen (Huazhong University of Science and Technology) Hong-Ping Zhu (Huazhong University of Science & Technology) You-Lin Xu (The Hong Kong Polytechnic University)
저널정보
국제구조공학회 Smart Structures and Systems, An International Journal Smart Structures and Systems, An International Journal Vol.18 No.3
발행연도
2016.1
수록면
449 - 470 (22page)

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Energy harvesting is an emerging technique that extracts energy from surrounding environments to power low-power devices. For example, it can potentially provide sustainable energy for wireless sensing networks (WSNs) or structural control systems in civil engineering applications. This paper presents a comprehensive study on harvesting energy from earthquake-induced structural vibrations, which is typically of low frequency, to power WSNs. A macroscale pendulum-type electromagnetic harvester (MPEH) is proposed, analyzed and experimentally validated. The presented predictive model describes output power dependence with mass, efficiency and the power spectral density of base acceleration, providing a simple tool to estimate harvested energy. A series of shaking table tests in which a single-storey steel frame model equipped with a MPEH has been carried out under earthquake excitations. Three types of energy harvesting circuits, namely, a resistor circuit, a standard energy harvesting circuit (SEHC) and a voltage-mode controlled buck-boost converter were used for comparative study. In ideal cases, i.e., resistor circuit cases, the maximum electric energy of 8.72 J was harvested with the efficiency of 35.3%. In practical cases, the maximum electric energy of 4.67 J was extracted via the buck-boost converter under the same conditions. The predictive model on output power and harvested energy has been validated by the test data.

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Alavi, A. H. / 2016 / An intelligent structural damage detection approach based on self-powered wireless sensor data / Automat. Constr 62:24~44 google schola Auge, L. J. / 2003 / Structural magnetic induction dampers in buildings google schola Cao, M. / 2014 / Energy harvesting from building seismic isolation with multi-mode resonant shunt circuits / Proceedings of the ASME google schola Casciati, F. / 2007 / A power harvester for wireless sensing applications / Struct. Control Health 14(4):649~659 google schola Clough, R.W. / 1993 / Dynamics of structures / McGraw-Hill google schola

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