原创《一种踩踏式发电实验模型的设计》：本文关于踩踏论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
摘 要：提出了由盘式发电机和TL494组成PWM开关稳压电源构成的踩踏式发电实验模型设计方案.给出盘式发电的缠绕方法,设计了系统原理图,并附带各器件的参数.
关键词：盘式发电机；桥式整流；踩踏发电
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.182
火力,水力, 核能,太阳能,风力都可以进行发电[1-3].另外,还有一些新型发电方法,如用地热发电、生物质等新能源发电[4-5].本项目另辟溪径,在辽宁省大学生创新项目的支持下,以提高大学生的创新能力为宗旨,探索一种踩踏式发电方法,设计一种踩踏式发电实验模型.踩踏式发电机通过踩踏或碾压产生交变电流,经桥式整流和控制器对畜电池进行充电.控制器控制着蓄电池输出直流给负载,同时还控制着逆变器给交流负载.
1 发电部分的设计
采用自制盘式发电机发电.发电机中采用了两个半圆形的磁铁,在磁铁内表面分别是N极和S极,将15个线圈附在一根轴的表面,并将轴用一个大的螺栓固定在箱体上,用作电机定子,轴的另一端连接一根轴承.盘式发电机外壳的内表面附着两个磁钢,并且外壳与定子的轴承相连接,在外壳上固定一根轴,把齿轮用键固定在齿轮上,外壳轴的末端安装一个小轴承,并用轴端盖把轴固定在箱体的内板上.装置的踏板的四角用螺栓固定4根钢柱,4根钢柱被套在箱体内4根钢管上,钢管内有4个弹簧,当踏板被压下后4个弹簧会将其弹起.踏板的中间连接一个轨道齿,轨道齿下方套在一个空管内,与其对应的另一方也有一根轨道齿,这根轨道齿上下两方被套在两个空管内,在空管内都按有弹簧,方便其上下运动.
装置内的两根轨道齿与盘式发电机的齿轮相互啮合,当踏板被踩下去后,一根轨道齿向下移动带动齿轮转动,齿轮转动带动转子转动,盘式发电机中的两个磁刚转动,定子上的线圈切割磁力线产生感应电流.这种轨道式的连接不仅成本低而且具备齿轮传动的优点.盘式发电机一般线圈3个一组.第一组线圈首端相连,尾端依次连在下一组的首端,下面的几组线圈依次类推,最后会甩出3根线.线圈的连接按照星形方法连接.
2 整流部分设计
采用PWM控制式三相半控桥整流稳压电路,发出的三相交流电,由整流二极管Z1、Z2、Z3与晶闸管V1、V2、V3组成半控桥式整流电路,给负载RL供电,给蓄电池GB1充电.
检测电路、基准电路、比较电路、触发电路一起组成控制电路.检测电路的作用是检测电压U0,与经过产生的基准电压进行比较,当整流电压U0比基准电压值小时,电路中的晶闸管可以被触发导通,此时桥式整流電路可以正常工作.盘式发电机向蓄电池GB1充电,使输出电压升高,同时负载RL也能得到供电.当整流电压U0比基准电压值大时,比较电路中的比较器输出翻转,则不能产生触发信号,晶闸管则不能导通.因此桥式整流电路处于静止状态,盘式发电机不能给蓄电池充电,也不能给负载供电.设计中晶闸管门极得到的触发信号是PWM信号,它的特点是频率固定,脉冲宽度可以调节.三相半控整流桥的导通、断开周期是固定的,通断时间则由工作状态决定.本设计采用TL494芯片是PWM控制的专用集成块.
3 充电部分设计
前馈控制电作为电路的输入部分.输入电流与输入电压的三次方成比例.图1中的基准电压Vref来自TL494（14）脚Sv的分压,大约50mV.当盘式发电机的电压Vin增大时,Rl、R2的分压从Trl的发射极输出.设电流取样电阻R8等于l00mΩ,若这个输出电压低于ZD1的稳压值,电流Is就流经R3、R7.若高于ZD1的稳压值,则有附加电流流经ZD1、R4、R7.若有更高电压,就会有附加电流流经ZD2、R5、R7或ZD3、R6、R7.这几路电流合起来,使V；.升高时Is快速增大.适当选择ZD1—ZD3,R3—R5,则有：Is等于kxVin3式中k为比例系数.
单刀5掷开关为最优负荷选择性开关.以盘式发电机的输出电压为依据来选用最优负荷,使其在任何踩踏承重下都能得到最大输出.输出开关电路用2通道驱动,当TIA94的（13）脚接5v时工作为推挽方式.
此方式下开关ON的占空比为50%以下,即使输入与输出电压差大也无没关系.此外,由于Tr6和Tr7交互工作,输出纹波得以减小.本电路在功率为20W—200W时,效率达到85%—90%.
表1和图2列出在外接 +15V稳压电源、+44V输出端空载条件下,用数字万用表测得的TL494各脚对地电压值和用示波器测得的关键点波形图,供检修和学生实验参考.TL494第14脚（+5V基准电压）若不正常,TL494第13 、2、4、脚电压,IC2有关引脚电压也不会正常.断开IC1第14脚外电路后,如果各脚电压都不正常,则可确定IC1损坏.
4 结语
踩踏式发电是一种清洁环保的可再生能源发电方式,实验装置结构简单、造价低廉、可用于小用电量的实践.此实验设计可为大学生创新创业提供借鉴.
参考文献：
[1]杨宏伟.太阳能光伏应用创新性实验的实践[J].实验技术与管理,2013,30（09）：22-24.
[2]马一太,邢英丽.我国水力发电的现状和前景[J].能源工程,2003（04）：1-4.
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[4]穆紫.可再生能源发电已成最经济方式[J].中国能源报,2016,10（10）：009.
[5]郑克棪,潘小平.中国地热发电开发现状与前景[J].中外能源,2009（02）：45-48.
踩踏论文参考资料：
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