三辊轴旋转闸门发电系统设计.pdf

中国科技期刊数据库 工业A 三辊轴旋转闸门发电系统设计 张学文 袁 讯（通讯作者） 金 政 明志恒 广州新华学院，广东 广州 510520 摘要：在顺应国家大力推动可再生能源发展的号召下，本文设计一款适用于三辊轴旋转闸机的绿色发电系统。通 过齿轮箱将闸机旋转三辊轴的动能放大传递给三相交流电机，电机将动能转化为电能，然后通过三相桥式整流及 可调升降压斩波电路将电能进行转换并储存。通过系统测试验证了本系统的可实现性及实用意义。从节能与环保 角度考虑，本文设计一款绿色发电系统，在地铁三辊轴旋转闸机入口处安装齿轮变速箱及发电机，将闸机动能转 化电能，通过对电能进行变换并储能以作为备用电源甚至并网使用，实现绿色发电、节能环保的目的。 关键词：三辊轴；发电；电能转换；升降压斩波 中图分类号：TK83 0 引言 连接发电机。连接无误后摇动三辊轴，在发电机端即 可测得感应电势，实现了将动能转化为电能的能量转 随着全球能源危机的蔓延和环境污染的日益严重， 换过程。 倡导以节能环保为目标发展新能源产业已成为世界各 国的共识。我国在 “十四五”规划中指出要锚定“碳 1.2 电能变换部分 达峰”、“碳中和”和 2035 远景目标，按照 2025 年 发电机端感应电动势的大小及频率随着入（出） 非化石能源占比20%左右的任务要求，大力推动可再生 闸人流量的变化而变化，需将此电能进行变换后才能 能源发电的开发利用。 加以利用。电能变换部分由整流滤波电路及调压储能 电路组成。整流滤波电路将发电机发出的交流电变换 1 系统设计 为脉动的直流电并进行滤波，使直流电更加平稳；调 整个系统设计由发电部分及电能变换两部分组成。 压储能电路将滤波后的直流电进行变压及限流后储存 发电部分实现能量的产生及转换，将旋转闸机转动时 在蓄电池中，可作为消防设备备用电源使用。 产生的动能转换为电能；电能变换部分将发电机产生 1.2.1 整流滤波电路 的不断变化的交流电变换为直流电并储存电能。 采用三相桥式不可控整流电路将变化的交流电转 1.1 发电部分 换直流电，采用导通压降较低、开关速度较快的肖特 本部分由三辊轴转柄、齿轮变速箱和发电机构成。 基二极管作为整流电路的开关器件。采用3300uF 电容 三辊闸转柄结构主要控制人员一个接一个的有序进出 进行滤波，电路结构如图 1 所示，各器件的电压电流 闸机。由于通常情况下人群通行旋转闸机的速度较为 等额定参数根据后文充电电路设计目标及充电对象等 缓慢，旋转闸机转柄转速较低且存在停顿情况，若直 进行确定。 接与发电机同轴相连，发电机发出的电能为瞬时电能， 难以加以利用。因此需增添齿轮变速箱结构实现转柄 速度的放大。本文采用定制的齿轮变速箱，齿轮变速 箱的传动比为42：1。 永磁同步电机具备结构简单、体积小、效率高等 优点，适用于地铁站内进站闸机空间较小的这类场合。 本文采用三相永磁式同步电机进行能量转换，电机额 定功率为 200W，额定转速为 2000rpm。将三辊轴转柄 图1 三相桥式整流电路 转轴同轴连接齿轮变速箱后，齿轮变速箱的另一端再