介电型EAP(Electro-active Polymer)作为一种新型的功能材料,其具有多种优点,用于能量收集具有巨大的应用潜力。本文阐述了EAP换能单元的发电原理,构建了其机电耦合数学模型;设计正交实验,找出换能单元发电量的影响因素;设计出电路,对换能单元产生的电能进行收集。先从宏观和微观两个层面阐述了介电材料用于能量收集的机电转化原理,以EAP换能单元为例,说明了EAP换能单元怎样将机械能转化为电能,并阐述了介电弹性体发电机理,为后面EAP换能单元的发电提供理论依据。根据弹性材料常用的四大应变能函数,再根据实验数据拟合,获得最适合EAP材料的机械模型;根据其他学者的研究得到的换能单元电学模型,考虑拉伸过程中电学模型参数变化,作出改进。从拉伸过程中能量转化角度,利用换能单元应变能和电能之间的转化关系,建立换能单元机电耦合理论模型。最后,使用此理论模型对最大拉伸状态到完全收缩状态的能量转化进行分析,结合机械模型和电气模型可得出拉伸位移、应力与电容的关系模型。以其他学者研究得到影响EAP换能单元发电量的因素为基础,通过正交试验,得到EAP换能单元发电特性,和最佳工作条件,并对试验的可靠性进行了分析,得到各因素对EAP材料发电的影响大小顺序。对EAP换能单元的工作循环进行分析,选择恒电荷工作模式,并设计实现圆环形换能单元。根据换能单元输出电能的特点,选择镍氢电池作为储能元件,选择XD308H作为降压整流芯片和SL4054作为充电控制芯片,设计出降压整流电路和充电控制电路,制成PCB电路板并测试。