基于脈沖液流換能器的振動能量回收原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù).pdf

1、磁流變阻尼器在橋梁等大型工程結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用，它在運(yùn)行過程中需要外部電源為其控制系統(tǒng)供電，但是自然災(zāi)害和意外事故會造成外部供電系統(tǒng)失效。在傳統(tǒng)阻尼器中，振動能量大部分轉(zhuǎn)化為液流中的熱能耗散在空氣中而被浪費(fèi)掉。為了解決自然災(zāi)害和意外事故導(dǎo)致磁流變阻尼器供電失效這一問題，將振動能量轉(zhuǎn)換為電能來為磁流變阻尼器控制系統(tǒng)供電。
　　 本文針對大型結(jié)構(gòu)振動的特點(diǎn)，利用阻尼器油缸中交變的脈沖液流壓力，提出了一種基于脈沖液流換能

2、器的振動能量回收方法。對脈沖液流換能器的工作原理進(jìn)行了探討，理論推導(dǎo)了脈沖液流換能器的效率，并仿真分析了換能器結(jié)構(gòu)參數(shù)對換能器效率的影響。針對輸出電壓特性設(shè)計(jì)了穩(wěn)壓模塊，并對該振動能量回收方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體研究內(nèi)容如下：
　　 (1)對基于脈沖液流換能器的振動能量回收方法進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)制造了為驗(yàn)證本文所述的振動能量回收方法所需要的驅(qū)動油缸，并對液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行了選型?；诹黧w力學(xué)原理，分析了齒輪馬達(dá)的內(nèi)部泄漏量，

3、進(jìn)而分析了齒輪馬達(dá)的容積效率。對三相永磁發(fā)電機(jī)的內(nèi)部工作原理進(jìn)行了分析，利用發(fā)電機(jī)的性能測試曲線，擬合出發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析了負(fù)載和轉(zhuǎn)速對發(fā)電機(jī)輸出功率的影響。
　　 (2)結(jié)合齒輪馬達(dá)和三相永磁發(fā)電機(jī)的工作原理，推導(dǎo)了在正弦激勵下的發(fā)電機(jī)的電壓波形表達(dá)式。建立了換能器效率的分析模型，推導(dǎo)了換能器效率與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系表達(dá)式。仿真分析了發(fā)電機(jī)的輸出電壓波形，以及在不同工況下，換能器結(jié)構(gòu)參數(shù)和負(fù)載對換能器效率的影響，為換能器結(jié)構(gòu)

4、參數(shù)的優(yōu)化作鋪墊。
　　 (3)闡述了升降壓控制器LTC3780的工作原理，設(shè)計(jì)了基于IXC3780的大功率穩(wěn)壓模塊，對PCB樣板進(jìn)行了合理的布局，并制成樣板，對電路進(jìn)行了調(diào)試。
　　 (4)對基于脈沖液流換能器的振動能量回收方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在J95-I型油壓減振器試驗(yàn)臺上對本文所述的振動能量回收方法的輸出電壓特性進(jìn)行了測試；計(jì)算了在不同工況下的瞬時輸出功率，對電壓波形的特點(diǎn)和瞬時輸出功率的特點(diǎn)進(jìn)行了誤差分析。分析了