时间：2023-05-30 10:27:36
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇微型电机，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
科学家最新研究显示,一种微型“纳米发电机”可植入体内,从心脏跳动获得能量,向动物活体内植入的传感器提供电能,为体内低血糖等多种疾病状况进行早期预警。
目前,科学家已成功地将“纳米发电机”植入实验老鼠体内,并从老鼠的心脏跳动中获得电流。负责这项研究的是美国佐治亚理工学院王中林带领的研究小组,他们认为纳米发电机产生的电流可驱动活体内传感器。
研究小组将氧化锌导线放置在一个柔韧聚合物培养基,使得该纳米线以不同的形式融入其中。他们将该装置封装在一个聚合物中屏蔽了体内液体,从而保证该装置产生的任何电流都不受背景干扰。
研究人员使用组织黏合剂将这个长5毫米、宽2毫米的矩形装置附着在老鼠的隔膜肌肉上,王中林说:“这种纳米发电机非常小,你几乎无法用肉眼能看到。”伴随着每一次呼吸,纳米导线将产生变形,从而产生2毫伏特潜电压下4微微安培(picoamps)电流。
之后,研究人员在不同实验老鼠的心脏植入类似的纳米装置,可产生3毫伏特潜电压下30微微安培(picoamps)电流。虽然产生的电量非常小,研究人员希望能够按比例输出,这将足够为单个植入型纳米传感器提供电能,比如:血压传感器或者葡萄糖传感器。这些传感器对于电流的需求适中,并且不要求持续的电流供给。
王中林称,这种纳米装置能以任意方向捕捉活体内的机械能,因此它们不必以特定的阵列排列。他强调指出,动物活体的任何机械能都可转化为电流,为纳米传感器提供动力。未来我们期望它们能够进入人体临床实验阶段,成为人体内真正的“微型发电机”。 (摘自苏州热线新闻频道)
南非发现最早人种
在南非豪登省史特克方登石洞(Sterkfontein Caves)里,目前发现了一些距今200万到80万年的颚骨、牙齿和其他骨骼等化石碎片,从而确定它们是新人种。据澳大利亚新南威尔士大学的人类学家克诺说,虽然目前只找到大约6个个体的一些化石碎片,但是科学家认为,直立行走的树居人站立时身高有3.5英尺(1米),体重大约是110磅(50公斤)。
与现代人相比,这种新确定的人种拥有更长的胳膊、像黑猩猩一样更加突出的脸、更大的牙齿和更小的大脑,不过它们的脑容量足以进行语言交流。克诺说:“尽管从这些迹象来看,树居人已经拥有自己的语言,但是与我们的语言相比,它们的语言非常简单,没有复杂的语气和语法。”
克诺表示,尽管科学家认为树居人是最早的人类,但是它显然在进化时间轴中出现得太晚,不是我们的直系祖先。“直立人等体型更大的类人,可能是我们的祖先,它们的发现时代,有些跟树居人相同。”这说明直立人的祖先比树居人直立行走的时间更早。类人或称原始人是人类、人类的祖先及其旁系亲属的统称。
此外克诺注意到,在东非发现的人类化石,大约比树居人早30万年,而且到目前为止它们还没被归类。他说:“恕我直言,我至今仍不清楚在人类进化时间轴里,哪个人种是我们的直系祖先。”尽管树居人看起来不像是我们的直系亲属,不过它可能具有人类特征。克诺表示,他发现的40个特征,显然都可以把这种两足动物与更像猿的人类祖先南方古猿区分开。这些特征包括,与南方古猿相比,树居人长着“更小的脸、细长的牙齿和更小的咀嚼肌及颌骨”。
几十年来,包括克诺在内的科学家一直认为,目前发现的这些树居人化石,是能人留下的。能人可能在200万到150万年前出现,它们曾被普遍认为是最早的人类。不过克诺说:“对南非人类记录进行14年的研究后,我认为我们已经有充分的证据证明树居人是新人种。”
树居人是与能人不同的人种,而且出现时间更早。与能人相比,首先树居人的大脑更小,可能体积只有现代人的三分之一。除此以外,这种新人种还拥有更小的牙齿和颌骨,这或许能说明它们具有不同的饮食习惯和生活方式。(摘自科学网)
海底发现埃及艳后宫殿
埃及潜水员在亚历山大港附近的水域,在被水淹没的埃及女王克利奥帕特拉七世(人称埃及艳后)的宫殿和神庙遗址发现了一大批令人惊叹的文物。
现在,这个国际考古组正在发掘世界上最宝贵的海底考古遗址之一,寻找在公元前30年成为罗马帝国附属国之前古埃及最后的托勒密王朝的财富。考古学家使用先进技术勘测沉没在亚历山大港海底的亚历山大大帝的宫殿,证实了2000多年前希腊地理学家和历史学家对这座城市描述的准确性。从九十年代初,以法国海底考古学家弗兰克・戈迪奥为首的考古学家小组就开始征服亚历山大港这一能见度极低的地方并对海床进行发掘。
从硬币和日常用品到埃及统治者的巨型花岗岩雕像以及用于供奉神灵的庙宇,考古学家找到了很多珍贵文物。戈迪奥说:“它是世界上独一无二的遗址。”戈迪奥有在海底寻找失事船只和沉没城市的20年经验。沿埃及海岸找到的这些文物将从6月5日到明年1月2日在费城富兰克林研究所名为“克利奥帕特拉:寻找最后的埃及女王”的展览中展出。
很多考古遗址已经被人为破坏,雕塑被打碎。亚历山大大帝的皇家住所(几座港口、一个海岬和几座布满庙宇、宫殿和军事哨所的岛屿)在4世纪和8世纪的几次灾难性地震之后沉入海底。戈迪奥的研究小组于1996年找到了这个遗址。很多被包在沉积物中的珍宝十分完整,未受海水侵蚀。埃及文物最高委员会的阿什拉夫・阿伯德尔・拉奥弗参与了这项研究,他说:“那些文物和沉没时一模一样。”
近日的潜水作业勘测了克利奥帕特拉气势恢宏的宫殿和神庙,在这里,这个埃及托勒密王朝的最后统治者征服了罗马将军马克・安东尼,但是,被屋大维(后来的罗马皇帝奥古斯都)打败后两人双双自杀。戈迪奥和他的研究小组对克利奥帕特拉和安东尼的几处重要的生活场所进行了潜水勘测,包括安东尼在失败后建造的避难所“学院”,但是,在“学院”尚未建成之前他就自杀了。
他们还发现了一个巨大的石像,科学家相信这是克利奥帕特拉和前情人凯撒的儿子小凯撒的头像,此外,还有两个狮身人面像,其中一个据说代表克利奥帕特拉的父亲、国王托勒密十二。潜水人员还拍下一段已清除沉积物的海床,他们的手电筒在黑暗中发出亮光,他们拍摄安蒂霍多斯岛上克利奥帕特拉宫殿附近的伊希斯神庙遗址。
在考古船的甲板上,研究人员展示了一些新的小发现:一些进口陶器和当地的仿品、一个法老雕像、青铜器皿、略比手指甲大的护身符和穷人投入水中或埋入地下以示对神灵崇敬之情的小型铅制器皿。8世纪又一次大地震发生之后,亚历山大的东港遭舍弃,成为一个人迹罕至的开放海湾――除20世纪的两道防波堤之外,现代港口建筑均建在西港。(摘自中国网)
科学家模仿蝴蝶翅膀找到最新造币技术
剑桥大学的科学家找到一种模仿热带蝴蝶翅膀颜色的方式,这种方式可用于制造更难伪造的纸币和信用卡。这支研究小组复制出拥有同样结构的蝴蝶翅膀鳞片。在反射光线时,鳞片能够呈现出同样的色彩。剑桥大学的马蒂耶斯・科勒表示,这是一项令人吃惊的发现,就好像揭开大自然的一个秘密。
科勒与乌尔里奇・斯特纳教授和杰里米・巴姆伯格教授对印度尼西亚凤蝶进行了研究。它们的翅膀鳞片由类似蛋盒内部的错综复杂的微观结构构成。由于特殊的外形加之由表皮和空气交替层构成,这些结构在反射光线时能够呈现出强烈的色彩。
科勒及其同事利用一整套纳米制造程序,复制出拥有相同结构的蝴蝶翅膀鳞片,这些复制品能够呈现出与蝴蝶翅膀一样生动的色彩。纳米技术被用于制造极其微小的纳米尺度设备。
关键词：分布式能源系统；燃气发电机组；选型
中图分类号：TM314 文献标识码：A
作为分布式能源系统运行的关键，燃气发电机组能否发挥其作用，将对整个系统带来极大影响。从当前较多行业领域中都可发现，如大型医院、机场等在规划中都强调将分布式能源项目引入，确保在蒸汽、生活热水以及供暖等方面要求上都得到满足。但从部分企业中燃气发电机组的应用现状看，优势并未被充分发挥出来，究其原因在于未能结合机组特性进行选型。因此，本文对分布式能源系统燃气发电机组的选型研究，具有十分重要的意义。
1.分布式能源系统燃气发电机组相关概述
关于燃气发电机组，其实质为燃烧天然气时所获取的热能，将转化为电能，而转化过程中的发电设备便为燃气发电机组。若对燃气发电机组类型进行细化，表现为：第一，燃气轮机发电机组。该机组在工质上可选择高温高压烟气，涉及的设备以控制系统、压气机、燃烧室以及辅助设备等为主，能够进行热能、机械能的转化。该机组应用下又可按照发电功率划分为微型与小型两种，如其中微型机组，以径流式叶轮机械为主，有结构简单、移动方便等特点，再如小型机组，以轴流式透平为主，因其工质流量较大，对于较大功率以及高膨胀比等要求都可满足。第二，燃气内燃机发电机组。该类型机组常见的以往复活塞式为主，运行中在混合气燃烧下，活塞将会在燃烧烟气作用下保持运动状态，内部机构将做机械功输出，使发电机发电。
2.分布式能源系统燃气发电机组特性分析
2.1 机组性能
当前国内分布式能源系统中采用的发电机组仍以进口产品为主，如微型燃气轮机发电机组，有英格索兰、Turbee与Capstone等，而小型机组包括西门子、索拉等，对于燃气内燃机发电机组，如康明斯、卡特彼勒较为常见。对于这3种机组性能参数，主要表现为：①发电功率，微型、小型与内燃机发电机组分别为30kW～1000kW、610kW～19100kW、5kW～18320kW；②发电效率，3种类型分别保持为26.0%～33.0%、18.9%～38.5%、28.7%～48.6%；③余热形式，都可选择烟气，其中燃气内燃机发电机组也可采用热水作为可利用余热形式；④燃气进气压力，3种类型机组分别保持为1kPa～965kPa、1000kPa～3447kPa、1kPa～410kPa。除此之外，若从噪声、烟气Nox体积分数看，其中微型与小型机组均较低，而内燃机发电机组较高。
2.2 变工况特性
以部分负荷特性为例，对于燃气内燃机发电机组、小型发电机组在负荷率降低下，发电效率将呈下降趋势。而对于微型燃气轮机发电机组，由于采用模块化控制方式，当负荷率保持降低，运行模块将会持续调整，对发电效率降低情况进行有效控制。由大多实践研究也可发现，模块化控制方式下，对于用电负荷极低情况，发电效率仍保持较高。另外，再从环境因素影响角度分析，假若以海平面、环境温度作为参照，当小型或微型燃气机组超出参照温度15℃，发电功率呈下降趋势，若超出温度达30℃，发电功率将大幅度衰减。相比之下，燃气内轮机发电机组，主要依托于稀薄燃烧技术，发电功率受到的影响极小。
2.3 其他特性
不同类型发电机组运行下，也有其他不同特性，如燃料适用性，其中小型或微型机组有较强的适用性，即使对于含杂质多、热值低燃料，也可适用，但内燃机发电机组要求则较高，要求燃气有较高的清洁度。此外，对于设备维护特性，以小型燃气轮机发电机组工作量最高，且涉及的费用较多。
3.分布式能源系统燃气发电机组选型原则
实际选型中，除立足于不同燃气发电机组特性外，也要求遵循其他选型原则，具体表现为：①多项目涉及的用电负荷较大，如商业建筑等，选择的机组可为内燃机发电机组或微型燃气轮机发电机组，由于后者以模块化控制方式为主，应作为首选；②若项目在排放、噪音等方面要求较高，小型与微型机组都可适用，假若必须次用内燃机机组，应将降噪减震、烟气脱硝装置设置于其中；③若无高压燃气管网设置，且难以进行大型燃气增压设备的设置，以内燃机发电机组或微型机组较为适宜；④若项目涉及环境温度高、海拔高等情况，需考虑到发电功率衰减问题，此时以燃气内燃机发电机组最为适宜；⑤若项目投入后，缺少较强的维护管理能力，应以微型燃气轮机发电机组适宜。除此之外，实际选型中，也可结合电热比、气电价比等情况进行机组选择，确保达到经济效益提高的目标。
结论
燃气发电机组的合理选型是保证分布式能源系统可靠运行的关键所在。实际选型中，应对燃气发电机组的主要类型进行分析，对各类型涉及的特性明确，包括性能参数、变工况特性等，在此基础上根据实际情况进行选型，确保机组应用下发挥其优势。
参考文献
[1]张丹，高顶云，郭甲生，等.分布式能源系统燃气发电机组特性及选型原则[J].煤气与热力，2013（10）：20-23.
微型燃气轮机基本与大型燃气轮机相似，主要也由透平、压气机、燃烧室、控制系统及配套发电机等构成。工作原理是高压空气经压气机压缩，在回热器经与透平尾气的换热，然后进入燃烧室与燃料混合、燃烧。多数微燃机直接驱动内置式的高速发电机，压气机、透平与发电机同轴，转子设置为空气轴承上的浮动运行，转速能到达5至12万r/min，发出的高频交流电先转换成高压直流电，再变换为50(60)Hz、400(480)V交流电，微型燃气轮机多以天然气、甲烷、柴油等作为燃料，进气压力约在350Kpa(50psig)~380Kpa(55psig)之间，最高一般不超过690Kpa(100psig)，最高进气温度一般为50℃左右。它一般为电池启动。燃料气系统采用数控比例调节阀进行调节，主要组成部分有：电磁切断阀、比例调节阀和保护过滤器。燃料气流量大小由比例调节阀阀位调节，保护过滤器能起到防止杂质对系统部件的破坏作用，结合海洋石油环境恶劣的提点，建议在海上平台使用时在微型燃气轮机外另外安装一个主过滤器。微型燃气轮机的运动部件相对较少，结构紧凑、简易，所以可靠性好、制造成本与维护费用相对较低。国际上通用的制造指标一般为：
1）运动部分原件寿命要大于等于4万小时：
2）热耗为12000Btu/kWh~16000Btu/kWh(12660kJ/kwh~6880kJ/kwh)；
3）污染物NOX等的排放小于9ppm；
4）安装与维护要简单、费用要低廉。
5）与传统柴油发电机组相比，微型燃气轮机有很多先进的技术优点：
6）运动部件少，结构紧凑、简易；质量轻，一般为传统同功率机组的1/4；
7）可使用多种燃料，如沼气等，特别是使用天然气时燃料消耗率、排放率非常低；
8）振动小，噪音低，长寿命，运行费用低；
9）设计相对简单，备品备件少，成本低；
10）转速调节方便，故在非经济负荷运转时效率也非常高；
11）可实现远程遥控、诊断；可实现多台并联增容。
2微型燃气轮机开发与应用情况
据相关资料统计，全球的微型燃气轮机厂家约50多家，主要分布在北美和欧洲地区。国家以美国、英国、瑞典为主，知名企业有Capstone公司、Bowman公司和Ingersoll-Rand公司等，
2.1美国Capstone公司
美国加州的Capstone公司90年代初进行微型燃气轮机发电机元件研发，1994年研制出了24kW样机，约两年后生产了几十台进行现场试验。样机为单轴、空气轴承，转速约96000r/min。整个机组用圆柱形排气壳包覆，距离10m外噪音能达到60分贝以下。在以天然气为主燃料时，氧化氮排放能低至9ppm，一氧化碳为25ppm。几年后进行了30kW样机现场试验。此后又逐步推出了60kW发电机组及45kW车用机组等，目前已发展到125kW～250kW规格机组。据记载，欧洲北海某油田的无人平台上C30为主电站运行良好，一般在8000左右更换空气/天然气滤器。
2.2英国Bowman公司
1994年成立的英国Bowman公司位于南安普顿，专门从事微型燃气轮机发电机研发，设计和制造了高速发电机与调节控制系统。几年以后逐步投放了45、60、80和200kW机组，下一步将研发500kW机组。Bowman公司微燃机采用了无人职守智能化自动控制技术，可实现自动跟踪调节频率，安全运行可靠性高。其中，如选用配置回热器，可实现发电效率为25%～28%，排烟温度能达到300℃以下，热电综合效率能到到75%。不使用回热器时发电效率约14%%～16%，排烟温度为600℃左右。宝曼公司将回热器增加自动调节功能，以控制空气回热交换量适应热量需求的变化的特殊设计，改进了尾气利用，提高了效率，其开发的机组已实现单独运行，多台并联联合运行。
3微型燃气轮机在海洋平台上应用可行性
我国海域辽阔，沿海大陆架的石油资源中边际油田占了相当部分比重。由于无人驻守平台具有结构简单、建造安装周期短、造价低、操作维修工作量少等特点，降低了初期投资及操作费，被证明是一种经济、高效开发边际油气田的主要模式之一。在近期几个油气田上应用的无人驻守平台，由于需要解决电负荷和加热负荷等问题，在进行方案研究时大多选用海底复合电缆给无人驻守平台输送电能，并且在无人平台上应用电加热器来防止水化物生成，这样的方案大大增加了油田开发成本。而根据实际电、热负荷选取微型燃气轮机为主电站的无人平台电站方案为高效、低成本开发边际油气田给出了有益探讨。下面以某中海油海上油田开发应用BowmanTG80机型为例论述方案可行性。某无人平台离综合平台7km，电能从综合平台向该无人平台供电，其中无人平台最大工况的电负荷为460kW。该平台为单层甲板，甲板上放置三台电加热器(防止水化物生成，负荷分别为80、80、160kW)、多路阀、电驱动吊机等设备，平台不设消防泵和应急机。若在该平台上应用BowmanTG80(透平生产水为80℃，其输出热量随回热器关闭程度不同在155kW～425kW变动)方案可更改如下：将电加热器更换为换热器，电驱动吊机改为柴油驱动吊机，此方案的电负荷大约为124kW(其中包括电伴热负荷80kW和照明24kW)，那么可在平台上设置3台BowmanTG80透平(2用1备)，取消海底复合电缆。3台BowmanTG80微型燃气轮机采办、安装、调试服务费用为40万～50万美元，而海底复合电缆的费用在200万美元左右，不考虑电加热器改为换热器(一般电加热器采用进口，而管壳式换热器国产)、海底电缆导致两个平台增加的变压器等输配电设备、保险费等相关费用，工程费将降低至少150万美元。从连续安全操作上，对于高压多相流加热，管壳式换热器要比电加热器安全得多。并且机组可实现稳定的远程遥控，维护、保养工作量小，能减少登平台次数等。综上，此油田开发的电站方案比选中，微型燃气轮机方案与常规通过有人平台通过海底复合电缆给无人平台供电的方案相比，无论是从济性还是操作维护工作量等多方面比较，都有很好的优势。
4结论
一、研究专题和期限
专题一：煤气化多联产及IGCC关键技术研究
（一）研究目标与内容
研究目标：
为提高煤炭的清洁利用，保护生态环境，节约资源，促进新兴产业的发展和科技创新，开展煤气化多联产及IGCC关键技术的研究，达到如下目标：1）提出*发展煤气化多联产的路线图，提出煤气化多联产系统优化方案；2）开发适合低热值煤气的低NOx燃烧技术，燃气轮机关键部件制造技术，以及燃气轮机辅助系统设计软件，并得到示范应用；3）建成万吨级乙二醇中试平台和工艺软件包。醋酸规模生产成套技术开发，并实现产业化。建成多煤种和燃料（石油焦、生物质）综合气化工艺研究平台；4）研制大型气化炉，达到碳转化率≥98%；冷煤气效率≥73%。通过本项目研究，促进本市跨行业、跨学科的产学研联盟形成，建成相应的研发平台。
研究内容：
1、*煤气化多联产发展模式研究
开展煤气化多联产系统优化与集成技术的研究，提出煤气化多联产的产业链构建和相应的技术攻关方向，探索*发展煤气化多联产的技术路径和创新机制，以及*建设煤气化多联产示范与研发基地的可行性。
2、燃气轮机关键部件制造技术研究
开展低热值煤气的燃烧技术研究，降低NOx排放措施的研究，空分系统集成度的研究，燃气轮机进气及排气系统研究，燃气轮机罩壳以及通风系统研究。
3、煤基多联产化工产品关键技术研究与示范
煤基生产乙二醇工业化成套技术开发，醋酸生产过程中大型反应器的设计与制造、催化体系研究，气化燃料多元化技术开发及实验平台建设。
4、大型气化炉完善化关键技术研究
大型气化炉喷咀优化设计技术研究，大型气化炉煤种适应性优化试验研究，气化炉系统操作优化技术研究。
（二）进度要求：
*年12月31日前完成。
专题二、3.3MW海上风力发电机组研制与示范
（一）研究目标与内容
研究目标：
为促进本市海上风电的规模化开发利用，提高大型风电机组的自主研发能力和制造水平，培养一批有实践经验的专业人才，带动相关产业的发展，开展3.3MW海上风电机组成套装备的研究，达到如下目标：1）掌握大型海上风电机组整机及关键部件的设计的核心技术、制造技术；2）研制3.3MW双馈式变速恒频海上风力发电机组样机1台，叶片、发电机、齿轮箱等关键零部件国内研制；3）主要技术参数符合国家标准（或IEC标准）的规定。额定风速为13～16m/s，最大风能利用系数＞0.45；4）整机在类似近海风场环境安装运行，并经工程化考核。
研究内容：
1、在近海风资源条件及环境条件下，海上风电机组的特性研究，包括：风载荷、波浪载荷的耦合研究，多种环境作用下海上风电机组的疲劳载荷及动力稳定性研究；
2、3.3MW双馈式变速恒频海上风力发电机组总体设计技术，包括：气动设计、结构设计和气浪复合载荷的分析计算；大型海上风力发电机组系统集成技术及分部件接口技术；MW级海上风力发电机组控制策略；海上风力发电机组基础结构研究和设计；
3、海上风电机组的防腐、防台、防雷、防潮等技术研究和适应性设计，满足*地区及以北的近海风资源条件及环境条件下运行要求；
4、大型海上风电机组主要部件（叶片、齿轮箱、发电机、控制系统、液压系统等）的设计技术和制造技术；着重在可靠性的设计和制造方面取得突破。
5、大型海上风机的接入系统、运输、吊装、维护等工程施工技术研究。
（二）进度要求：
*年6月30日前完成。
专题三、电动汽车关键技术研发与示范工程
（一）研究目标与内容
研究目标：
为降低汽车燃料消耗量的快速增长，增强国家能源安全，减少大气污染，促进汽车工业的技术创新和经济转型，开展电动汽车关键技术研究，达到如下目标：1）掌握通过内燃机—发动机组补充电能的超级电容串联式混合动力公交客车核心技术，整车与同类传统车型相比，节能>15%，组建20辆串联式混合动力公交客车示范车队，单车运行里程不少于5万公里；2）形成具有自主知识产权的混合动力轿车核心技术及批量生产能力，整车与传统基础车型相比，燃料经济性提高>10％，建立混合动力出租车示范运行区，组建50辆混合动力轿车的出租车队，单车示范运行里程不少于10万公里；3）掌握统一电动动力平台、可配不同电源（纯动力蓄电池、插电式燃料电池）的电动微型车核心技术，建立电动微型车示范运行区域及相应的能源供给基础设施，组建30辆统一动力平台电动微型车（22辆纯电动车、8辆插电式燃料电池车）的示范车队，单车示范运行里程不少于2万km。
研究内容：
1、串联式混合动力公交客车研发与示范
双电机驱动系统及控制；串联式混合动力结构下的超级电容能量管理；整车动力系统集成控制；串联式混合公交客车整车结构优化及可靠性；串联式混合公交客车示范运营。
2、混合动力轿车研发与示范
混合动力轿车动力系统控制策略优化、混合动力轿车储能单元、混合动力专用车载数据采集系统研究、混合动力轿车产业化生产所需的硬件平台开发、驱动电机及ISG电机测试系统、示范运营管理体系的建设、混合动力轿车整车、示范运营。
3、统一动力平台电动微型车研发与示范
电动微型车统一动力平台集成技术（纯电动、插电式燃料电池）、多能源动力系统设计、匹配与控制管理、电动汽车的充电模式和充电机的智能化、标准化与通用化、电动微型车统一动力平台环境模拟测试系统、电动微型车示范运行。
（二）进度要求：
*年12月31日前完成。
二、申请方式
1、本指南公开。凡符合课题制要求、有意承担研究任务的在*注册的法人、自然人均可以从“*科技”网站进入“在线受理科研计划项目课题可行性方案”及下载相关表格《*市科学技术委员会科研计划项目课题可行性方案（*版）》，按照要求认真如实填写。
2、申报单位应具备较强技术实力和基础，具备实施项目研究必备条件，具有实施项目必需的研究开发设施及匹配资金；鼓励以产学研联合方式申请，多家单位联合申请时，应在申请材料中明确各自承担的工作和职责，并附上合作协议或合同。
3、课题责任人年龄不限。鼓励通过课题培养优秀中青年学术骨干。作为课题责任人和主要科研人员，同期参与承担的863、973、国家科技攻关和*市重大、重点科研项目数不得超过三项。
4、本专项课题的申请起始日期*年5月28日，截止日期为*年6月17日。课题申报时需提交书面可行性方案及其附件一式4份，并通过“*科技”网站提交可行性方案和其他所有表格。书面可行性方案集中受理时间为*年6月10日至6月17日，每个工作日上午9：00—下午4：30。所有书面文件请采用A4纸双面印刷，普通纸质材料作为封面，不采用胶圈、文件夹等带有突出棱边的装订方式。
5、已申报今年市科委其它类别项目者应主动予以申明，未申明者按重复申报不予受理。
6、网上填报备注：
1）点击连接可进入《科研计划项目课题可行性方案》申报页面；
2）首次登录必须选择“初次填写”转入申报指南页面，点击"专题名称"开始申报；
商用大型风力发电机组由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统和塔架等部件所组成，雄伟壮观，引人注目。据说，最大的商用风力涡轮机拥有104米翼展，发电功率达0.36万千瓦。但缺点是需要占用大量的土地，还有许多基础设施。于是有人提出，能否以一种不显眼的方式在离住所较近的地方利用风力来发电?
自2006年以来，荷兰NL建筑事务所一直在探索先进的风力发电方法。“风电之花”是设计师们推出的最新设计。风力发电机可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两大类，前者风轮的旋转轴与风向平行，后者风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。在风向改变的时候，垂直轴风力发电机无需迎风。这种优势不仅使垂直轴风力发电机结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。“风电之花”是一种装备有多个垂直轴风力涡轮机的树形结构，它分为两种：一种装有3个垂直轴风力涡轮机；另一种装有12个垂直轴风力涡轮机，根据发电的实际需要而定。
“风电之花”设计美观大方，造型逼真有趣，不需要直接迎风，而且需要的空间更少，可以轻而易举地安装在住所的后院。通过把风能转化换可用于分布式发电的形式，使风能进入普通百姓家庭，而且能和屋顶太阳能系统整合。这些几乎无噪音的“风电之花”还可以作为艺术雕塑竖在街头巷尾，为现代都市增添了无限的韵味。
鲜艳的风力涡轮机
时至今日，越来越多的国家和地区使用风力发电。尽管能够生产出令人难以置信的可再生能源，但在许多人看来，风车的形象不敢恭维，总是构成一道呆板乏味、一成不变的风景。以设计和制作大量充满活力的壁纸和丰富多彩的地毯片而闻名，被认为是图案艺术运动创始人的德国艺术家霍斯特・格拉斯克尔，最新推出的“航空艺术”项目，不但充分肯定了风力发电对环境保护做出的杰出贡献，而且用五颜六色来美化碍眼的白色风力涡轮机，以对其提供可再生能源的丰功伟绩表示衷心祝贺。
为了融入到周围的景观和天空中，大多数风力涡轮机传统上都油漆成白色、淡蓝色或绿色。富有创新精神的格拉斯克尔认为有必要加以改变，于是开始在风力涡轮机的外表漆上日光型有机荧光颜料，使其鲜艳夺目，美不胜收。艺术家给风力涡轮机“披上”华丽的外套，旨在吸引人们不仅多看上几眼，欣赏本地的风力涡轮机，而且能更深切地感受到它们对环保所做的一切。
家用风力发电“魔方”
设计师Chen Liao Hsun最近提出一种风力发电“魔方”的设想：给每个家庭房子的东南西北四面外墙上，安装个人用的风力涡轮发电机，就可实现个人也能直接利用风能发电的梦想。
风力发电“魔方”属于模块化的风力发电系统，一个单元产生的功率为100瓦。根据户主的需要，可以单个安装，也可以把几个单元连接起来，构成一个美丽的蜂窝状瓷砖图案。它作为个独立的发电设备安装在外墙上或屋顶上，生产的电量也能够进入家里的能源网络。涡轮机旋转叶片能够伸缩，当风力发电“魔方”被激活时，叶片可以伸出，即使风速很小，也能从中获取能量；遇上恶劣的天气，叶片便会缩回到墙壁支架里，以防止破损。
Chen Liao Hsun估计，一个风力发电“魔方”单元每个月可以产生21.6千瓦时的电力，相当于一个4口之家所需电能的1/15。几个单元结合起来发电，就能大大减少电网的用电量。
虽然风力发电“魔方”目前还只是个设想，但专家认为，它对提高个人直接使用可再生能源的水平，减少化石能源消耗是个可行的办法。
树顶风力发电机组
从本质上说，通过风来发电，是将能量从一种介质中转移到另一种介质。但在这种转移中，风力发电机组必不可少的巨大铁塔、风轮(包括尾舵)和发电机，以及由这3部分组成的总模样很难看，有人对此厌恶。
德国建筑师沃尔夫冈・弗雷也持有这种看法，决定改变风力发电机组的形象。富有想象力的他，别出心裁地推出了一个无比奇异的设计方案：把小型风力涡轮机放置在树顶上。弗雷首先在自己家附近的树木中挑选了一棵道格拉斯冷杉。这种树树干笔直，枝叶繁茂，树形塔状，10年能长至5米高，株高可以达到40米，是经典的圣诞树。然后在道格拉斯冷杉的顶部安装了一台风轮直径为3.5米的风力涡轮机，可产生5～6千瓦的电能。虽然因处在树冠层密集的特殊位置而使涡轮机的功率损耗30％，但它仍然能给包括弗雷家在内周围房屋提供所需要的足够能量。
微型风力涡轮机
1硬件设计
本设计采用MicrochipPIC16C54单片机，选用南通光电器件厂GR40101红外发射二极管和GD1611硅PIN型光敏二极管作为红外发射和接收器件，舟山海山电器有限公司生产的微型电机QDB-30-3.0作为泵液晶驱动。系统采用单键模式完成暂停、设定泵液量等功能。电路采用节电方式设计，待机电流小于100μA，并可提供微型电机所需的500mA负载电流，可监测电池电压，欠压报警。系统原理如图1所示。
图中TX（红外发射管）、R1、R5、Q4组成红外发射电路，单片机RA1口输出一定频率的脉冲控制三极管Q4的通断，从而控制红外发射管TX的发射频率。由单片机RA3口为发射电路提供电源，是为了节能。当RA1口将要发射脉冲时，RA3口置高，发射电路加电。RX（红外接收管）、R2、R11、R12、R13、R16、Q6、C3组成红外接收电路，RX接收红外脉冲，整形后由Q6放大。接收电路必须严格控制放大倍数，确保红外反射接收距离在10cm左右。接收电路电源由单片机RB1口提供，在发射脉冲后，将RB1口置高。R6、R7、R8、Q3组成电池电压监测电路，当电源电压降到一定值时，Q3截止，单片机RB3口为高电平，欠压报警。D2、D3、R9、R10、Q1、Q5组成电机供电电路，提供微型电机所需的3V电压、500mA负载电流，当需驱动电机泵液时，由单片机RB2口输出低电平，Q发射极为电机供电。D1、C4、Q2、R3组成电机控制电路，泵液时先为电机供电，然后单片机RA2口输出高电平驱动电机运转。LED为工作状态指示灯，单一按键SW为多功能键，可完成设定泵液量、暂停、手动泵液等功能。
2软件设计
本电路硬件设计通过控制各单元电路供电达到节能的目的，软件上利用PIC单片机的休眼、看门狗溢出唤醒特性以及对发射脉冲个数的控制进一步降低能耗，使其待机电流小于100μA，4节4号碱性电池可提供15000次以上的使用次数或200天以上的使用时间。程序流程如图2所示。
程序开始先对单片机各端口初始化，并设置好看门狗溢出时间，程序工作一个周期后，自动进入休眠模式，由看门狗溢出唤醒单片机进入下一周期。进入一个工作周期前，首先判断是电池上电第1次工作，还是看门狗溢出唤醒单片机。如果是电池上电第1次工作，指示灯应给出指示，并对泵液量进行设定。进入工作周期后要判断按键是否按下，若按下按键，则判断是手动泵液还是暂停泵液器工作，这两者靠按键时间长短决定。
红外收发程序对提高泵液器抗干扰能力、降低泵液器能耗起着关键作用。经过实验选定一个发射脉冲频率使其对外界光干扰不敏感。为了最大限度地降低能耗，程序对发射脉冲的个数和方法进行设计，先发2个试探脉冲，若接收到，则按选定频率连续发60个脉冲，然后判断接收方收到的脉冲数是否在允许的范围内，是则泵液，否则进入休眠模式；若接收方未收到试探脉冲，则直接进入休眠模式。每次泵液器工作后，都检查电池电压，若发现电压低，立即由指示灯给出报警，提示更换电池。
3系统特点
我们设计的红外感应泵液器与同类产品相比，有以下优势：紧凑、精密集成电路设计，成本低、耗电省，4节5号碱性电池可提供15000次以上的使用次数或200天以上的待机时间；抗干扰能力强，无误操作；采用可拆卸式磁控阀门，无泄漏，便于清洗；采用高科技粘贴技术，方便实用，无需打孔固定；即插即用液体瓶技术，补液无需灌装，杜绝了液体的二次污染。该产品不仅仅适用于家庭，也适用于公共单位，如医院、银行、政府机构、学校等，是一种具有宽广市场容量的小家电产品。
关键词：微型燃气轮机；余热发电；有机朗肯循环；分布式能源系统
中图分类号：C35文献标识码： A
1 引言
近年来，微型燃气轮机的研究及应用在国内外得到了快速发展[1-5]，其功率一般在30-300 kW，具有结构简单紧凑、可靠性高、维护成本低以及污染物排放低等优点。微型燃气轮机可灵活满足用户的能源需求变化，已在分布式能源系统中得到了推广和应用。微型燃气轮机系统采用回热，有效利用排气余热加热进入燃烧室的空气，其排气温度一般可降低至270-300℃，排气余热一般可通过加热水进行供热或通过溴化锂吸收式制冷系统满足用户的冷负荷需求。然而对于只有电负荷需求而无热负荷或冷负荷需求的应用场合，排气余热只能用于发电。
由于微型燃气轮机的排气温度及总热量较低，不适宜采用蒸汽动力系统，而ORC在利用370 ℃以下低温热源发电方面具有更优的热经济性。ORC系统热效率高，且受负荷变化的影响较小；有机工质采用干流体，膨胀后处于过热区，不存在对气轮机叶片的侵蚀；有机工质的体积流量及膨胀比小于水蒸汽，有利于降低气轮机的尺寸和金属消耗量；此外，ORC气轮机还具有启停方便、负荷适应性好、部分负荷热效率高以及维护费用低等优势[6-7]。赵巍等[1]提出了微型燃气轮机与有机朗肯循环(ORC)组成联合循环，并以进行了设计分析。工质的热力学性质决定了ORC的热力性能，因此为了提高ORC余热发电系统的净输出功，本文分析了5工质的热力性能。
2 利用微型燃气轮机余热的ORC系统
利用微型燃气轮机排气余热的ORC发电系统如图1所示。燃气轮机排气在换热器中对有机工质进行加热，有机工质蒸气进入气轮机膨胀做功，由于采用干工质，膨胀后处于过热状态，为了减少冷源损失，充分利用气轮机排气显热，有机工质先通过回热器(IHE)对经泵加压的工质进行预热，然后再进入冷凝器。经回热器预热的有机工质进入换热器吸收排气余热，完成循环。
图1 利用微型燃气轮机排气余热的ORC发电系统
换热器中，排气加热有机工质，其能量平衡方程为
(1)
汽轮机的做功为
(2)
式中，为微型燃气轮机的排气量，为有机工质的流量，和分别为换热器进口和出口排气的比焓，为进入气轮机有机工质的比焓，为有机工质等熵膨胀后的比焓，为气轮机排气的比焓，为气轮机的相对内效率。
在回热器（IHE）中，气轮机的排气对经泵加压的液相工质进行加热，其能量平衡方程为
(3)
有机工质在冷凝器中的放热量为
(4)
工质泵的耗功为
(5)
利用微型燃气轮机排气余热的ORC系统的净输出功为
(6)
式中，ηm为气轮机的机械效率，ηg为发电机效率。
3热力性能分析
以某200 kW微型燃气轮机为例，优化不同工质的热力性能，探讨不同工质的热力特性及规律。该200 kW微型燃气轮机额定工况下排气量为1.33 kg/s，排气温度为280℃，虽然天然气含硫量较低，但是排气温度过低的话，依然可造成换热器壁面酸性腐蚀，因此换热器出口的排气温度设定为90℃，ORC的运行参数如表1所示。
表1ORC发电系统的计算参数设定值
参数 符号 设定值
气轮机相对内效率/% ηT 85
泵效率/% ηp 65
发电机效率/% ηg 98
机械效率/% ηm 97
冷凝温度/℃ t3 30
回热器夹点温差/℃ ΔtIHE 5
换热器夹点温差/℃ ΔtH 10
4 工质对比
由于燃机排气温度较高，因此以系统的净输出功最大为目标函数，对参数进行了优化，结果如表2所示。采用亚临界循环时，主气压力均设定为3 MPa，R600a和R601a的质量流量较小，比R245fa等工质约低50%。R600a的液相比热容较大，因此异丁烷与燃气间的温度匹配最差，造成的火用损失最大，其净发电功率也最小。而R113的液相比定压热容较小，在换热过程与燃气的匹配最好，其主气温度最高，所以ORC采用R113为工质时净发电功率最高，比采用R600a约提高38%。采用超临界循环时，工质与燃气间的温度匹配有较大的改善，R600a、R601a和R245fa与燃气换热过程的夹点在换热器入口处，而工质为R123和R113时，当换热量Q与总换热量的比值在0.3-0.4之间时才出现夹点，但是R123和R113与燃气间的温度匹配要优于其它3种工质。相对于亚临界循环，采用超临界循环可提高净发电功率，临界温度越低的工质，提高幅度越大，所比较的5工质中，R600a的临界温度最低，其提高幅度可达15%，R245fa采用超临界循环也可提高净发电功率8%以上，但是运行压力较高，甚至高于8 MPa。R113的临界温度最高，采用超临界循环，其运行压力最低，净发电功率最大，但是相比亚临界循环的提高幅度较小。
该200 kW微型燃气轮机的排气余热经ORC系统回收并进行发电，可有效扩大机组容量22-31%，体现了较高的热经济性。无论采用超临界循环还是亚临界循环，R113的热力性能均为最优。
表2ORC热力参数的优化结果及净发电功率
工质 循环形式 主气温度/℃ 主气压力/MPa 工质流量/kg・s-1 净发电功率/kW
R600a 亚临界 158.605 3 0.668 43.608
R245fa 亚临界 175.991 3 1.127 49.448
R601a 亚临界 185.246 3 0.599 54.827
R123 亚临界 201.101 3 1.209 56.339
R113 亚临界 210.629 3 1.334 60.155
R600a 超临界 205.144 7.981 0.629 50.228
R245fa 超临界 226.467 8.847 1.073 55.071
R601a 超临界 217.161 5.079 0.589 56.298
R123 超临界 242.739 6.516 1.174 59.787
R113 超临界 242.282 4.782 1.319 61.035
4 结论
近年来微型燃气轮机在能源领域得到了重视与发展。为了充分利用其排气余热，提高机组热经济性，减少环境热污染，本文针对微型燃气轮机余热ORC发电系统，开展了系统参数优化及工质的筛选。以系统净输出功为目标函数，分别优化了R600a、R601a、R245fa、R123和R113等5种工质的热力参数。采用亚临界循环时，主气压力均为3 MPa，临界温度高的工质，其主气温度高，且净输出功大。采用超临界循环，临界温度低的工质其净输出功的增幅较大，但是最佳主气压力较大。换热过程中R113与燃气温度间的匹配最好，其净输出功高于其它4工质。通过ORC利用微型燃气轮机的排气余热进行发电可提高机组容量20%以上。
参考文献
[1]赵巍, 杜建一, 徐建中．微型燃气轮机与有机朗肯循环装置组成联合循环的设计与分析[J]．中国电机工程学报, 2009, 29(29): 19-24．
[2]陶德安, 段立强, 徐智华. 微型燃气轮机热电联供系统的热力学分析[J]. 燃气轮机技术, 2010, 23(4): 54-57
[3]丰镇平, 刘晓勇, 张永海, 等. 微型燃气轮机热力系统的设计分析[J]．工程热物理学报, 2002, 23(S): 17-20．
[4]刘莉, 黄锦涛, 丰镇平. 100 kW微型燃气轮机冷电联产的经济性分析[J]. 工程热物理学报, 2004, 25(6): 909-912．
[5]和彬彬, 段立强, 杨勇平. 回注蒸汽型微型燃气轮机系统研究[J]．中国电机工程学报, 2008, 28(14): 1-5.
关键词：微型清洁观光车；动力集成单元；设计
中图分类号：U462 文献标识码：A
1. 总体方案设计
结合实际需求，该观光车拟可提供4个乘坐位置，运行最高车速初步定为30km/h～40km/h，4个位置均可作为动力源向汽车提供驱动力。参考现代汽车电气化设计思想，拟提出动力传动系统方案，如图1所示。
如图1所示的方案，驱动汽车行驶的动力源由两条路径提供，第一条路径是将来自人体的动力经人体动力耦合系统耦合，通过机械连接的方式将动力传递至耦合变速机构的直接档，通过差速器，驱动汽车行驶；第二条路径是将来自电网或太阳能电池板的电能存储在动力电池中，动力电池触发驱动电机，将动力输送至耦合变速机构的低速档，通过差速机构，驱动汽车行驶。从而使汽车具有3种工作模式：纯人体动力驱动、纯电机驱动和人体动力与电机同时驱动。欲实现这一设计目标，本文将着力于人体动力耦合系统的设计和耦合变速机构的设计。
2. 人体动力耦合系统的设计
将来自多个方向大小不同的动力集成到一起，统一输出。在当前的动力耦合装置中，电力集成装置是其中的一类，它的特点是使用效率高、方便、但成本相对较高，且由于技术问题，其可靠性难以保证。在常见的耦合装置中，以机械式动力耦合为主，常见的耦合机构有行星齿轮机构、逆向差速机构、逆向分动机构等。设计中，考虑将来自人体的动力两两集成，通过3个相同的小单元，将来自4个人的动力耦合输出，充分考虑各种机构的特点和设计需求，本次设计采用逆向差速机构对人体动力进行集成，设计一种基于多动力源的传动机构，它克服了传统汽车传动机构不能同时接收多个动力源的弊端，其采用的技术方案如图2所示。
如图2所示的动力耦合单元，它的作用是耦合两个动力，并进行统一的输出。其工作原理为：来自左侧轴1和右侧轴8的旋转运动，通过机械连接，将图示轴1与左侧半轴齿轮2、轴8与右侧半轴齿轮7刚性连接，使半轴齿轮2和7沿轴1和8旋转运动。半轴齿轮的转动使行星齿轮5产生运动，当来自左侧输入轴1的转速n1与来自右侧输入轴8的转速n2相等时，行星齿轮5仅围绕轴1（或轴8）公转；当来自左侧输入轴1的转速n1与来自右侧输入轴8的转速n2不等时，行星齿轮5既围绕轴1（或轴8）公转，又沿着行星轮本身轴线方向自转。行星轮的公转使行星架绕轴1（或轴8）旋转，而行星架的两端固接与差速器壳体，带动壳体绕轴1（或轴8）做圆周运动，壳体上铸有一锥齿轮，通过外接一个圆锥齿轮与壳体上的锥齿轮啮合，将动力由动力耦合输出轴输出。
设计小车包含4个人体动力源，通过上述动力耦合单元可以将两个人体动力耦合，以此类推，通过同样的动力耦合单元可将另外两个人体动力耦合集成并经过一动力输出轴输出，如此4个动力源便即成为两个。同样的思想，将经过一级耦合的动力源再次耦合，最终耦合为单一动力源，进行输出。具体实施情况如下：
如图3所示，来自4个人体的不同动力源n1、n2、n3、n4经过第1集合单元和第2集合单元的一级耦合变为两个动力源，再经过总成单元进行的二级耦合，将第一集合单元的输出和第二集合单元的输出耦合为系统唯一输出。从而实现了对4个不同人体动力源的耦合。
3. 耦合变速系统的设计
耦合变速机构是微型清洁观光车的关键，一方面，它要对来自动力电机的动力和来自人体动力耦合系统动力的一个集成与耦合；另一方面，它还要实现对来自动力电机高速旋转运动的减速。所以完成的耦合变速系统需要具有动力耦合和变速的功能。设计考虑到如何高效而平顺的耦合来自电机的高转速和来自人体动力耦合系统的低转速，摒弃了人体动力耦合系统中的使用锥齿耦合的方法，借鉴现代混合动力汽车动力耦合系统的设计思路，采用行星齿轮机构融入设计，具体实施和设计方案如图4所示。
工作原理：如图4所示的耦合变速系统，鉴于系统较为复杂，可将其划分为3个单元，即图示中红色方框圈出的3个单元，1-动力耦合单元、2-变速单元、3-差速单元。
动力耦合单元1，单独或同时接受来自驱动电机或人体动力耦合系统的动力，将其直接或耦合集成后输入变速单元，其具体工作形式如下：来自驱动电机（或人体动力耦合系统）的动力驱动驱动电机输入轴1（或人体动力耦合系统输入轴6）转动，动力经太阳轮3（或5）传至大齿圈4，大齿圈外侧壳体固接动力输出齿轮8，进而将动力输出。
变速单元2，其作用是接受来自动力耦合单元1的动力，经变速单元变速（减速或直接输出）输出给差速器单元。其具体工作模式为：当只有驱动电机提供动力（或驱动电机人体动力耦合系统并行运行）时，由于输出转速较快，变速器的低速级与差速器的壳体齿轮啮合，将动力输送给差速器，实现减速增扭，驱动汽车行驶；当只有人体动力耦合系统运行时，变速器将切换至直接档，驱动汽车行驶。
结语
本文从实际出发，根据设计需求和现代汽车设计理念，提出了微型清洁观光车动力系统模型的总体方案，根据提出的方案，本文对人体动力耦合系统和耦合变速系统进行了简单地设计，提出了两个不同的动力耦合方式，为后续相关设计者提供相关思路。
参考文献
【关键词】微型汽车；动力系统；改装
0 引言
微型纯电动汽车具有无污染、低噪声、小体积、低速度和易驾驶等优点，是解决能源危机和环境污染的重要途径，已成为当今研究的热点[1]。它能够穿梭于城市的各种道路，最高时速一般为 50km/h，因此微型纯电动汽车作为代步或教学工具是相当合适的，不仅适合上班族的快速交通需要，也能为普通人短距离慢速交通提供方便。它的总体开发主要有两种方式，即改装和全新设计，但由于技术上的制约，我国对微型电动汽车的研究绝大多数建立在改装车的基础上，并且对电动汽车改装方面的研究还不够深入，有些文献只是从理论上分析，没有路面试验，因此，本文在介绍电动汽车改装理论的基础上，进行了将大众桑塔纳轿车改装为纯电动轿车的工作，并对改装车进行了路面性能试验。
1 微型电动汽车的发展现状
微型纯电动汽车已成为国外市场、商业化的轻型纯电动汽车新品种。在日本，微型电动汽车享有不用年检、不用车位证，还有停车优惠的政策，并且日本有一些企业和社区内还设置了微型纯电动车的停放站，一般会停放着二三十辆微型纯电动汽车，使用者打卡就能够开走车，用完汽车后放回停放站车子就可以充电，因此拥有不错的市场。在美国，微型纯电动汽车电机额定功率一般为3-7.5kw，最高速度为60km/h，续驶里程为50-80km，只能用作城市内街道和社区交通、高尔夫球场和特殊场合，不能上高速公路[2]；在欧洲，纯电动汽车经过十几年的发展，已经在欧洲各国尤其是在政府部门当中拥有大量的用户。但商业化进程缓慢，原因是没有成功地解决续驶里程问题，而且各大汽车厂商发展电动汽车的热情明显不如日本和美国，其注意力更多地转向了其它新能源车的开发和发展。
我国电动汽车的研发也有一定的历史，基本与国外处于同一起跑线。“十五”期间，国家设立“电动汽车重大科技专项”，目的就是通过组织企业、高等院校和科研院所等方面力量进行联合攻关从而维护我国能源安全、改善大气环境、提高汽车工业竞争力。中国加人WTO后，国内企业将面对开放市场和经济全球化的压力和冲击，中国汽车工业更是面临严峻挑战，要在电动汽车产品上与国外开展竞争，就必须通过技术创新和组织管理创新，以高新技术带动传统汽车工业，在新一代汽车技术上取得突破， 实现我国工业的跨越式发展[6，7，8]。目前，我国的部分高校、汽车研究所以及生产企业正在联合开发充电电池和纯电动汽车，已取得了一些成果。根据国情，我国企业还开发了各种形式的微型纯电动汽车，如“Micro 哈里”，它是由清华大学与清能华通共同研发，采用了自主研发的新型四轮智能驱动技术和高性能锂离子动力蓄电池，百公里能耗低，续驶里程大于120km，最高车速 65km/h。2010年7月，清华大学、常州市政府及润物控股有限公司签订协议，在常州共建微型纯电动汽车试运行示范基地，以推动微型纯电动汽车的产业化发展。
2 改装电动车的总体方案
设计中将原有大众桑塔纳汽车的发动机系统、传动系统、电器及控制系统、仪表板及相关附属件拆除，保留变速箱、行走、转向和制动系统。为减轻车重，将车壳去掉，改敞蓬。电动汽车总体布置如图1所示。
图1 电动汽车总体布置图
图1 为微型纯电动汽车的总体布置图，从图中可以看出，微型纯电动汽车的动力系统主要由电气系统和机械传动系统两部分组成，其中电气系统主要由蓄电池组、电动机及其控制器组成；机械传动系统主要是由变速传动装置以及驱动车轮构成。动力系统的控制器可以根据制动踏板和加速踏板输入的信号，发出相应的控制指令来控制功率转换器。功率转换器的功能是调节电动机和电源之间的功率流，控制功率电路的功率输出，实时控制驱动电机的转速和转矩，然后电机输出的动力再通过变速器传动装置，驱动车轮按驾驶员要求行驶[3]，因此选电动机及控制系统是设计的关键。
3 微型电动汽车动力系统的设计
3.1 电动汽车电动机的选择
本次设计选用了三种类型的电动机，即有刷直流电动机、开关磁阻电动机和永磁无刷直流电动机。
（1）有刷直流电动机。其优点是控制简单、技术成熟，但其过载能力与转速提升能力不足。如长时间运行，要经常维护，更换电刷和换向器，而且转子散热条件差，限制了电机转矩质量比的进一步提高。由于上述缺陷，在新研制的电动汽车上已不采用。
（2）开关磁阻电动机。其结构上省去了转子上的滑环、绕组和永磁体等，是一种新型电动机。具有维修容易，可靠性好，易冷却，调速范围宽，控制灵活等特点，而且效率比交流感应电动机高，但由于其具有较高的非线性特性，驱动系统复杂，输出转矩波动大，功率变换器的直流电流波动也大，因此需要在直流母线上需装一很大的滤波电容，不符合本文汽车改装方案的设计要求。
（3）永磁无刷直流电动机。由于利用了电子换相器取代了传统的机械电刷和机械换相器，因此结构简单、无机械磨损、运行可靠。同时还具有调速精度高、高效率、高启动转矩等优点[4]，是一种高性能的电动机，而且永磁无刷直流电动机无换向火花和无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便，具有更高的能量密度和效率，在电动汽车中有很好的应用前景。
经过上述三种电动机优缺点的比较以及性能的分析，采用永磁无刷直流电动机作为本次电动汽车改装的动力机较合适。
3.2 电动汽车用电动机的参数选择
（1）电动机的额定功率
由于改装用于研究或代步工具使用，设计时速为最高40公里/小时，电机的额定功率，公式为：
根据上述设计计算的电动机的额定功率和额定转速，选择额定电压96伏，额定功率5kW，额定转速为3000r/min的永磁直流无刷电动机较为合适。
3.3 对电池的选择
本次设计选用铅酸电池，其可靠性高、原料易得、价格便宜，是电动汽车储能动力源中较为成熟的一种，而且它的比功率基本上能满足电动汽车加速和爬坡要求。电池容量的选择主要考虑最大输出功率和输出能量，其中电池单节容量为150A・h，电压为12V，尺寸为300×170 ×210mm，电池数目为8节，以保证电动汽车的动力性和续驶里程。
4 结论与展望
我们对改装后的微型纯电动汽车进行了路面行驶试验，其最大行驶里程45km，最大爬坡度15%，最大速度大于25km/h，可作日常代步或教学工具。本次改装试验说明利用普通汽油车改微型纯电动汽车方案可行，稍加改进就可应用于人们的日常需求，实现日常代步，同时也减少了废气污染，减轻了能源危机。
但本文的方案设计还有许多需要改进的地方，如动力系统系统，它是微型纯电动汽车的关键系统，关乎微型纯电动汽车整车的动力性能，详细叙述如下：
（1）本文只对动力系统的主要部件电动机、蓄电池和改装车整体结构选型进行了设计分析，没有涉及到动力系统的具体部件及电路方面的设计分析，对动力系统的具体部件和电路加以设计分析是后续研究工作的重点。
（2）在微型电动汽车改装过程中，由于受原车结构及蓄电池性能的影响，电动汽车的整车动力性能仍存在缺陷，以后的工作中应继续对整车结构和蓄电池的布置进行优化，提高整车的动力性能。
（3）本文对微型纯电动汽车动力系统只是进行了初步布置设计，对动力系统在整车上进行详细的布置设计，并建模型分析动力系统布置对车架受力的影响，以及对整车舒适性的影响将是下一步应该进行的工作。
【参考文献】
[1]孙逢春，张承宁，祝嘉光.电动汽车[M].北京：北京理工大学出版社，1997.
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[3]万沛霖.电动汽车的关键技术[M].北京：北京理工大学出版社，1998.
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[6]张智文，申金升，徐一非.国家重大科技项目组织管理[M].北京：中国铁道出版社，2000.
水力发电已经成为可再生能源产业的一大关键词。虽然这可能成为未来可持续发展电力的主要来源，但已经对即将问世的体积更小的水动力小器具、水能电池甚至于汽车所能产生的积极影响也不可小觑。以下就是13种利用水作为动力的新发明。
007式水动力飞行背包
007式水动力飞行背包名为JetLev-Flyer，是由德国企业家赫尔曼・拉姆克(Hermann Ramke)发明的。使用时，一个漂浮在水面的抽水泵由一台150马力的四冲程发动机提供能量，抽水泵可通过一条1 40英尺(约合42米)的软管向飞行背包上的一对喷嘴供水。借助于水流喷射产生的动力，佩戴者可向前平稳飞行并按照自己的要求进行控制。
Bedol水动力闹钟
有了Bedol水动力闹钟，你便可以将它带到任何地方而不必担心那里是否有电源可供使用。让这款水动力闹钟走上工作岗位的方式非常简单，只需在床头柜上放上一杯水即可。
水能电池
日本水能电池NOPoPo堪称一个绝好的创意，更是无污染供电的一大典范；任何液体都可充当它们的动力之源，甚至包括尿液在内。NoPOPo并不能永远保持“上岗”状态，其充电次数大约在3到5次。
爱尔兰水能街灯
在爱尔兰多尼戈尔郡，当地居民很快便可以看到利用水而不是电或煤气提供能量的街灯。工作时，水流将带动一个100瓦特的涡轮，为每一个30瓦特的水能LED(发光二级管)灯充电。
水能计算器
下一次在泳池畅游时，如果你突然想做一些计算工作，你大可不必走出泳池，到处找计算器，原因就是有了水能计算器。使用时，用户只需将它泡在水里即可，只要有水流接触到计算器上的燃料电池，锌正极和负极间发生的化学反应便可产生电流，进而为计算器供电。最为奇妙的是，只需提供一点水动力，水能计算器便可工作一个月之久。
纳米技术水滴智力玩具
和水玩上几个小时也需要高科技吗?答案是需要的。这款采用纳米技术的水滴智力玩具拥有超强的防水性，玩家可以放心地移动小水滴穿过迷宫。
水能汽车
对于水能汽车是否具有可行性，人们一直在激烈讨论。日本一家公司决定用实际行动，让爱唱反调的人闭上嘴巴，这家公司就是水能汽车开发商Genepaxo目前，GeneDax研制出一款水能汽车原型，一公升水可让其以80公里的时速行使一小时左右。
迷你型水力涡轮发电机
迷你型水力涡轮发电机的创意出自韩国设计师金宇汉(Jin Woo Han)的天才脑袋。使用时，用户可将其加装在自来水管上，利用“捕获”水龙头内的免费能量带动一个微型发电机。理论上说，这台迷你型发电机产生的电量足以满足一个电动牙刷或剃须刀的用电需求。
水能手机
乍听起来，水能手机似乎是在遥远的未来才有的先进设备，而实际上，我们最早可在2010年就拥有一部水能手机。目前，韩国三星公司已成功研制出一款微型燃料电池以及由只靠水提供动力的氢发电机。工作时，水和手机内的金属发生反应产生氢气，氢气又与空间中的氧气发生反应产生电流。每块微型燃料电池最高可产生3瓦特电量，这些电量最长可让一部小型手机续航10个小时。
【关键词】伺服电动机；单片机 ；LCD；实时显示
引言
伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件， 它将输入的电压信号变换成转轴的角位移或角速度输出。输入的电压信号又称为控制信号或电压信号。改变控制电压可以变更伺服电动机的转速及转向。
为了满足生产过程中自动控制系统的各种不同控制要求，对直流电机也提出了更高的标准，改变电枢回路电阻调速和变电压调速等技术已经远远不能满足现代控制技术的要求，PWM方式控制直流伺服电机调速的方法应运而生。
该设计准备用单片机设计一个控制系统，使得伺服电机的转速的可以直观的显示出来，使得调节伺服电机转速以达到控制要求的工作变得更简洁。
1.直流伺服电动机控制系统的方案设计
如图，设计主要由三部分构成：信号源部分、控制核心部分，LCD显示部分等。
信号源部分：通过切换相应的开关给电机控制器提供模拟电压源或是PWM信号。
控制核心部分：该部分是负责发出控制信号，对各种信息做出快速、准确的反应，处理外部随时变化的信号。
LCD显示部分：该部分显示由单片机通过对电压信号处理过后产生的相应的转速数据。
2.电机驱动调速的实现
SERIE―2224―012SR型直流微型电机的控制是通过控制MCD2805控制器来实现的。MCDC2805控制器与上述直流微型电机组合主要有步进模式、速度模式、PWM模式等控制模式。本设计决定采用速度模式和PWM模式。
2.1 控制器内部设置
正如上述驱动器MCDC2805的介绍那样，其内部设置通过RS―232根据实际需要进行设置的，程序已设置，主要的技术参数具体如下：
3. CPU控制模块的实现
前面已经提到，核心控制器采用的是ATMEL公司的推出的Atmega 48单片机，其主要特点如下：
高速度和低功耗，具有SLEEP（休眠）功能。
具有（吸入电流）10-20mA或40mA（单一输出）大电流。可直接驱动SSR，内置Watch Dog 电路。
程序写入器件可并行写入，也可串行在线下载（ISP）擦写。
单片机内置模拟比较器，具有较高精度的6路10 位A/D转换器 （ PDIP 封装）。
五种休眠模式：空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式和Standby 模式
具有内部RC振荡器，无需外加晶振即可工作。
计数器/定时器：有2个8位和一个16位定时/计数器，可做比较器、计数器外部中断和PWM用于控制输出（此功能应用在本系统中）
4.PWM模式
本设计控制电机要求控制核心发出不同占空比的脉冲来实现调速，故采用相位可调PWM模式，具体为16种模式中的第10种。T/C1工作在相位可调PWM 模式（WGM13：0 = 1、2、3、10、11） 可以获得高精度的、相位可调的PWM波形。
计数上限值（TOP值）决定着PWM波的周期；输出比较匹配寄存器中的值（即OCR1A/OCR1B值）决定着PWM波的占空比。
Rpcpwm=log2（TOP+1）
相位可调PWM模式中，输出的PWM波形的频率输出由下式确定，式中N的取值为1、8、64、256或1024。
通过设置比较寄存器OC1A/OC1B的值，可以获得不同占空比的脉冲波形。OC1A/OC1B的一些特殊值，会产生极端的PWM波形。当OC1A/OC1B的设置值与0x0000相近时，会产生窄脉冲序列。
5.模数转换器
ATmega48有一个6 路10位精度的逐次逼近型ADC，0.5 LSB 的非线性度，± 2LSB 的绝对精度， 65 - 260 ?s 的转换时间，最高分辨率时采样率高达15 kSPS，具有连续转换或单次转换模式，可选的向左调整ADC 读数。ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接，能对来自端口C的8 路单端输入电压进行采样。单端电压输入以0V （GND） 为参考。ADC 包括一个采样保持电路，以确保在转换过程中输入到ADC 的电压保持恒定。
6.系统显示模块的实现
OCMJ 系列液晶显示器致力于减轻编程负担。用户硬件接口采用 ASK/ANSWER 握手协议， ASK=1 表示 OCMJ 忙于内部处理，不能接收用户命令；ASK=0 表示 OCMJ 空闲，等待接收用户命令。发送用户命令到 OCMJ可在 ASK=0 后的任意时刻开始，先把用户命令的当前字节放到数据线上，接着发高电平ANSWER 脉冲把当前用户命令字节锁存到 OCMJ 中。然后判断OCMJ模块是否在忙于内部处理数据，（ASK=1？）如果ASK=1，那么把ANSWER拉低，等待下一次（ASK=0）再送下一个数据。采用 8 位并行数据格式。
经过前面的论述，本设计的整体框架已经搭建起来，首先是CPU控制核心接收外部模拟电压控制信号，经过处理之后，一方面产生PWM控制信号给驱动器为电机调速，另一方面CPU通过模数转换器将模拟电压信号输出给显示模块来展示速度等信息，以方便技术员更加及时准确的把握电机运行情况。
7.电机步进工作模式的研究
SERIE―2224系列微型伺服电机通过RS―232可以设置为步进电机工作模式，下边主要对这种电机步进模式的控制，进行了初步的研究和试验：
正如上述驱动器MCDC2805的介绍那样，其内部设置通过RS―232根据实际需要进行设置的。
其中，电机转速=脉冲频率可见，电机转速是由STW、STN和输入的脉冲频率共同决定的。（STW：指每发一个脉冲电机转动的步数；STN：每一转的总步数）
8.结论
本系统实现了通过单片机输出PWM控制信号来给直流伺服电机调速的功能，是一种数字伺服控制系统；同时本系统还应用了模数转换器，把模拟电压控制信号处理后，在显示屏上显示出速度等信息，体现了人机交互的理念。以CPU为核心的数字控制系统的各个组成部分，通过CPU模块的分析处理后，向电动机执行机构发出指令，完成整个任务。
参考文献：
[1] 丁化成，耿得根.AVR单片机应用设计[M] .北京：北京航空航天大学出版社，2002.
关键词：微型逆变器；无线并联；阻抗研究
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.197
0 引言
为了实现逆变器并联“即插即用”，基于下垂控制技术的无互联线并联结构成为逆变器并联首选。目前学术界对微型逆变器采取功率均分的并联技术研究相对较少，因此本文对微逆的无线并联展开研究。首先给出微逆的拓扑结构，然后通过状态空间平均法进行建模从而得到其输出阻抗，进而对其输出阻抗进行设计，从而减小由于线路阻抗和输出阻抗差异对功率均分造成的影响。
1 微逆的拓扑结构及其建模与分析
如图1所示，为系统拓扑结构，
由于Flyback电路中存在非线性器件变压器，所以整个系统实际是一个很强的的非线性系统。为此，在一个开关周期Ts内，对微逆模型进行等效处理。
2 电压电流双环调节及输出阻抗设计
由图3可知，经虚拟阻抗校正后的等效输出阻抗在工频出不但依然呈现阻性，并且阻性有所加强，这样更有利于减小由于线路阻抗和输出阻抗差异而引起的对逆变器功率精确分配的影响。
参考文献：
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