户外休闲发电系统设计_孙志超

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1、专题报导户外休闲发电系统设计□孙志超□孙健□李争柱□晏熙□谢渊博武汉理工大学机电工程学院武汉430070摘要：设计了一种户外休闲发电系统，能实现风、光、手摇的互补式发电。采用便携式设计，各个部件采用了收缩式、折叠式的设计，便于用户在户外旅游时携带。人们在户外就可以利用风、光、手摇发电，解决了人们在出外时用电难的问题，将节能环保带到了户外旅游中。采用滚筒式设计，利用滚筒式叶片启动风速低的特点，适应户外旅游时低风速的情况。关键词：便携式发电户外旅游中图分类号:TH122；TM619文献标识码:A文章编号：1000－4998(2012)09－0014－041设计背景

2、及意义太阳能电池板风能、太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。资料显示，我国风能总量约1600GW，年有效风能密度达到可利用的地区约占国土面积76%，特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走叶片廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区，每年风速在3m/s以上的时间近4000h左右，一些地区年平均小型发电机风速可达6～7m/s以上，具有很大的开发利用价值。另外，我国太阳能资源相当丰富，绝大多数地区年平均日手摇机构筒状外壳辐射量超过4kWh/m2，西藏最高达日均7kWh/m2。其▲图1发电系统设计图中一、二、三类地区约占全国总面积的2/3以上，年太

3、③各个部件选型合理，做到减少重量、寿命长；阳辐射总量高于5000MJ/m2，年日照时数大于2000④方便折叠。h，具有利用太阳能的良好条件。系统主要分为3大部分：折叠式尾翼、收缩式支在我国新能源的良好资源优势下，新能源开发利架、滚筒。由筒状外壳、太阳能电池板、叶片、手摇机构用设备却并不理想，尤其是集成式发电机不成熟，户外和小型发电机组成。系统分为3个状态：伸展状态、收无法有效采集利用风能、太阳能。虽然现在风力发电和缩状态、光能发电状态。光能发电技术早已成熟，但现有的产品很少有将两种系统闲置不用时为收缩状态，此时系统的体积较资源混合发电，并且大多数的风能、太阳能

4、发电装置体小，可以放在旅客的背包中带走，方便携带。将系统从积庞大、笨重，不方便携带和移动，更不能满足对便携背包中拿出的时候，装上手摇柄就可以手摇发电。性、灵活性要求较高的户外用电需求。将系统展开，太阳能电池板展开后正对太阳后可以利用光能发电。将尾翼展开，滚筒对准风口即可以利2工作原理用风能发电了，在尾翼的作用下，滚筒会自动调整位置2.1机械部分对准风口，提高风能的利用率。便携式发电系统的滚筒户外休闲发电系统（如图1所示）的机械部分主要传动链如图2所示。实现收集风能、光能，并可利用手摇发电的动能。发电Ⅲ系统可设计为折叠式的，方便用户携带在户外使用，将电机1Ⅳ节能

5、减排带到户外休闲中去。通过设计使发电系统外Ⅰ电机2形美观，结构紧凑，重量较轻，便于携带，经久耐用。对手摇手柄ⅤⅡ此提出以下几大设计要求：叶片轴①合理安排各个部件的位置；②风力发电和手摇式发电无干涉；▲图2滚筒的传动链收稿日期：2012年5月142012／9机械制造50卷第577期专题报导发电系统分为叶片轴和手摇机构。在风力发电时，虽然在桥式整流电路中采用了4个二极管，但在滑移齿轮Ⅲ向右滑动，与叶片轴上的齿轮Ⅳ啮合，当风半导体器件成本日益降低的情况下，桥式整流电路的吹动叶片轴，叶片轴直接带动两边的发电机转动发电。优点将显得更加突出，并使桥式整流电路的应用越来当手

6、摇发电的时候，滑移齿轮Ⅲ向左滑动，手摇发电系越广泛。而且，为了便于安装和维修，现在很多小型交统的齿轮Ⅱ与滑移齿轮Ⅲ啮合，这样摇动手摇机构就流风力发电机中将整流器直接集成在控制电路中，这可以带动发电机发电。样可以极大地减小发电机的体积，做到便携化。滑移齿轮的设计解决了在不同发电状态下将不同2.2.2稳压电路的设计的传动链接入发电系统中，防止风力发电时带动手摇在户外所用的负载一般都是低压并且是恒压的，机构转动，或者是手摇发电时带动叶片轴转动，导致发所以仅仅依靠整流电路出来的电压是不能直接给负载电效率降低。同时手摇机构采用两级齿轮增速，提高发供电的，因为整流电路的电

7、压波动太大，不利于负载的电功率。正常工作，所以需要加一个稳压电路。尾翼的设计是为了在风力发电过程中，自动调整稳压电路一般有两种：线性稳压电路和开关稳压滚筒的迎风面，做到自主迎风。原理如下：当风向改变电路。线性稳压电路的指导思想是输入不稳定的直流时，就会对尾翼有一个偏移力，在偏移力的作用下，滚电压Vi在调整管上降掉一部分，而得到输出电压Vo。筒自主迎风，调整角度，此时滚筒的迎风角变小，当滚如果Vi高，则在调整管上多降一些；而Vi低，则在调筒正对着风向时迎风角为零时，偏移力就消失了。整管上少降一些。通过调整这一部分电压的大小，用以2.2电路部分保证Vo稳定。所以无

8、论如何输入电压Vi不能低于输交流发电机