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直驱永磁同步风力发电机在运动车辆中的应用


龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 直驱永磁同步风力发电机在运动车辆中的应 用 作者:冲蕾 来源:《科技资讯》2012 年第 30 期 摘 要:利用车辆在运动中产生的空气气流来推动直驱发电机发电。根据不同车辆的构造设 计出相适应的空气导流装置。该装置能将气流压缩,并形成一定压力,通过导流装置导向风动机 并带动直驱发电机实现发电。由于车辆的运动是变速的,

所以利用气流发出的电压不稳定。根 据这一因素设计相适应的控制电路来稳定发电机的输出电压。所发出的电能可作为车辆储备电 源使用。这一技术可使不利车辆运动的空气阻力变为有用的风力发电的气流动力。 关键词:车辆运动 永磁同步发电机 直驱空气导流装置 风动机电气控制 中图分类号:TM315 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0099-02 任何车辆在行驶中都不可避免的遇到空气阻力。车辆在行驶中速度越快产生的空气阻力就 越大。怎样能够把这种不利因素转化为有用?本文提出风力发电技术在行驶车辆中的应用就是 解决这一问题的有效方法。根据不同车辆的构造设计相适应的空气导流装置。该装置能最大限 度的获得车辆行驶中产生的风力,并将气流压缩,形成一定的压力去推动风动机转动,进而带动发 电机发电。 根据车辆行驶的特点采用高功率因数的直驱永磁同步风力发电机(DDPMG)。该类型的发 电机采用永磁体励磁,消除了励磁所损耗,提高了效率,实现发电机无刷化。采用风动机对发电机 直驱的方式,取消齿轮箱,可以提高发电机的效率及其可靠性。风力机因有成熟产品,这里不再详 述。 由于车辆行驶中速度是不断变化的,所形成的风力也是起伏变化的。发电机所发出的电压 极不稳定。因此要设计相适应的控制电路来稳定发电机输出的电压,平抑因风力起伏引起的电 势波动。 本发电系统主要由机械部分和电气控制部分组成。 1 机械组成 本系统采用双喇叭口空气导流罩和双风力机的组合方式。这一方式有利于最大限度的获得 风力。喇叭口式结构能够促使风力压缩和提高风压。采用双风力机可以提高风能的利用率,增 强输入发电机的功率。当车辆高速行驶时,迎面产生的风阻力进入空气导流罩,由双喇叭口导向 风力机,并带动发电机运转。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2 电气控制 为平抑发电机因风力起伏引起的电势波动。设计如(图 1、2)所示的电气控制系统。(图 1)是电气控制组成框图。 主要有:输入滤波电路,VI-ARM 可自动调整输入电压范围的整流模块,Vicor DC/DC 变换器 等组成。电气控制流程为:发电机发出的电压经滤波电路整形后输入到 VI-ARM 模块,进行电压 调整,然后由 DC/DC 变换器变换成符合车辆使用要求的电源。应用电路如图 2 所示。 在通用输入电压范围内,VI-ARM 模块直流出母线电压可保持在 200~375 V 之间。该模块 可与 VICOR 公司的 VI-260 系列和输入电压为 300 V 的直流变换器模块配套,组成离线式开关稳 压电源。VI-ARM 模块的输入引脚 L 和 N 之间应加入输入滤波器。该滤波器由共模电感 L3 和 Y 电容(接在相线到地之间的电容)及两个附加电感 L1、L2 和 X 电容(接在相线与相线间的电容) 等元件组成。在 100 kHz~30MHz 之间,该滤波器具有足够的共模和差模插入损耗,完全可以满 足传导辐射 B 级极限值的要求。 引脚 ST 应接在串联滤波电容 C5、C6 的中点,以便控制整流器在全波整流与倍压整流状态 之间的转换。电

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