基于脈沖液流換能器的振動能量回收原理與實現(xiàn)技術.pdf

1、磁流變阻尼器在橋梁等大型工程結構的安全運行中發(fā)揮著重要的作用，它在運行過程中需要外部電源為其控制系統(tǒng)供電，但是自然災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，振動能量大部分轉化為液流中的熱能耗散在空氣中而被浪費掉。為了解決自然災害和意外事故導致磁流變阻尼器供電失效這一問題，將振動能量轉換為電能來為磁流變阻尼器控制系統(tǒng)供電。
　　 本文針對大型結構振動的特點，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行了探討，理論推導了脈沖液流換能器的效率，并仿真分析了換能器結構參數(shù)對換能器效率的影響。針對輸出電壓特性設計了穩(wěn)壓模塊，并對該振動能量回收方法進行了實驗驗證。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行了總體設計。設計制造了為驗證本文所述的振動能量回收方法所需要的驅動油缸，并對液壓馬達和發(fā)電機進行了選型。基于流體力學原理，分析了齒輪馬達的內(nèi)部泄漏量，

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

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，設計了基于IXC3780的大功率穩(wěn)壓模塊，對PCB樣板進行了合理的布局，并制成樣板，對電路進行了調(diào)試。
　　 (4)對基于脈沖液流換能器的振動能量回收方法進行了實驗驗證。在J95-I型油壓減振器試驗臺上對本文所述的振動能量回收方法的輸出電壓特性進行了測試；計算了在不同工況下的瞬時輸出功率，對電壓波形的特點和瞬時輸出功率的特點進行了誤差分析。分析了