低频振动微能量收集系统以其绿色环保、免维护等优点,在即将到来的物联网时代中有着广阔的应用前景。该系统主要由前级发电装置和后级电能管理电路构成。本文对该系统前、后两级的研究现状分别进行了调研,发现前级的发电装置存在收集电压不高、功率不大等问题;后级电能管理电路则存在电压利用率不高,输出电压不够持久稳定的问题。针对上述问题,本文尝试对低频振动微能量收集系统的前级发电装置和后级管理电路进行优化设计。首先对低频能量收集系统的性能需求进行分析,确定该系统的基本结构和外形尺寸;然后根据尺寸对振动发电装置进行数学建模。通过精简数学模型并进行遍历寻优,本文找到一种优化的双磁铁型振动发电装置结构。相比传统的单磁铁结构,在振动环境相同、绕线材料减半且磁铁整体质量体积一样的前提下,该双磁铁结构仍能实现发电功率翻倍;同时还得出“相同绕线空间下,改变绕线线径只会改变开路电压,而不改变输出功率”的规律,为发电装置设计提供了指导方针。面对传统电能管理电路的不足,本文提出了一种串并联自动稳压的解决方案。该电路通过简单的单电压闭环,实现了电路串联和并联模态的自动切换,从而使输入电压可在更宽范围内工作,提高了能量的利用率。最后,对上述理论进行实验验证,实验结果证明了文中给出的理论分析和设计方法的正确性,亦证明了本文所设计与优化的低频振动微能量收集系统有效可行。