時間：2023-05-30 10:27:36
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇微型電機，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
科學家最新研究顯示,一種微型“納米發電機”可植入體內,從心臟跳動獲得能量,向動物活體內植入的傳感器提供電能,為體內低血糖等多種疾病狀況進行早期預警。
目前,科學家已成功地將“納米發電機”植入實驗老鼠體內,并從老鼠的心臟跳動中獲得電流。負責這項研究的是美國佐治亞理工學院王中林帶領的研究小組,他們認為納米發電機產生的電流可驅動活體內傳感器。
研究小組將氧化鋅導線放置在一個柔韌聚合物培養基,使得該納米線以不同的形式融入其中。他們將該裝置封裝在一個聚合物中屏蔽了體內液體,從而保證該裝置產生的任何電流都不受背景干擾。
研究人員使用組織黏合劑將這個長5毫米、寬2毫米的矩形裝置附著在老鼠的隔膜肌肉上,王中林說:“這種納米發電機非常小,你幾乎無法用肉眼能看到。”伴隨著每一次呼吸,納米導線將產生變形,從而產生2毫伏特潛電壓下4微微安培(picoamps)電流。
之后,研究人員在不同實驗老鼠的心臟植入類似的納米裝置,可產生3毫伏特潛電壓下30微微安培(picoamps)電流。雖然產生的電量非常小,研究人員希望能夠按比例輸出,這將足夠為單個植入型納米傳感器提供電能,比如:血壓傳感器或者葡萄糖傳感器。這些傳感器對于電流的需求適中,并且不要求持續的電流供給。
王中林稱,這種納米裝置能以任意方向捕捉活體內的機械能,因此它們不必以特定的陣列排列。他強調指出,動物活體的任何機械能都可轉化為電流,為納米傳感器提供動力。未來我們期望它們能夠進入人體臨床實驗階段,成為人體內真正的“微型發電機”。 (摘自蘇州熱線新聞頻道)
南非發現最早人種
在南非豪登省史特克方登石洞(Sterkfontein Caves)里,目前發現了一些距今200萬到80萬年的顎骨、牙齒和其他骨骼等化石碎片,從而確定它們是新人種。據澳大利亞新南威爾士大學的人類學家克諾說,雖然目前只找到大約6個個體的一些化石碎片,但是科學家認為,直立行走的樹居人站立時身高有3.5英尺(1米),體重大約是110磅(50公斤)。
與現代人相比,這種新確定的人種擁有更長的胳膊、像黑猩猩一樣更加突出的臉、更大的牙齒和更小的大腦,不過它們的腦容量足以進行語言交流。克諾說:“盡管從這些跡象來看,樹居人已經擁有自己的語言,但是與我們的語言相比,它們的語言非常簡單,沒有復雜的語氣和語法。”
克諾表示,盡管科學家認為樹居人是最早的人類,但是它顯然在進化時間軸中出現得太晚,不是我們的直系祖先。“直立人等體型更大的類人,可能是我們的祖先,它們的發現時代,有些跟樹居人相同。”這說明直立人的祖先比樹居人直立行走的時間更早。類人或稱原始人是人類、人類的祖先及其旁系親屬的統稱。
此外克諾注意到,在東非發現的人類化石,大約比樹居人早30萬年,而且到目前為止它們還沒被歸類。他說:“恕我直言,我至今仍不清楚在人類進化時間軸里,哪個人種是我們的直系祖先。”盡管樹居人看起來不像是我們的直系親屬,不過它可能具有人類特征。克諾表示,他發現的40個特征,顯然都可以把這種兩足動物與更像猿的人類祖先南方古猿區分開。這些特征包括,與南方古猿相比,樹居人長著“更小的臉、細長的牙齒和更小的咀嚼肌及頜骨”。
幾十年來,包括克諾在內的科學家一直認為,目前發現的這些樹居人化石,是能人留下的。能人可能在200萬到150萬年前出現,它們曾被普遍認為是最早的人類。不過克諾說:“對南非人類記錄進行14年的研究后,我認為我們已經有充分的證據證明樹居人是新人種。”
樹居人是與能人不同的人種,而且出現時間更早。與能人相比,首先樹居人的大腦更小,可能體積只有現代人的三分之一。除此以外,這種新人種還擁有更小的牙齒和頜骨,這或許能說明它們具有不同的飲食習慣和生活方式。(摘自科學網)
海底發現埃及艷后宮殿
埃及潛水員在亞歷山大港附近的水域,在被水淹沒的埃及女王克利奧帕特拉七世(人稱埃及艷后)的宮殿和神廟遺址發現了一大批令人驚嘆的文物。
現在,這個國際考古組正在發掘世界上最寶貴的海底考古遺址之一,尋找在公元前30年成為羅馬帝國附屬國之前古埃及最后的托勒密王朝的財富。考古學家使用先進技術勘測沉沒在亞歷山大港海底的亞歷山大大帝的宮殿,證實了2000多年前希臘地理學家和歷史學家對這座城市描述的準確性。從九十年代初,以法國海底考古學家弗蘭克?戈迪奧為首的考古學家小組就開始征服亞歷山大港這一能見度極低的地方并對海床進行發掘。
從硬幣和日常用品到埃及統治者的巨型花崗巖雕像以及用于供奉神靈的廟宇,考古學家找到了很多珍貴文物。戈迪奧說:“它是世界上獨一無二的遺址。”戈迪奧有在海底尋找失事船只和沉沒城市的20年經驗。沿埃及海岸找到的這些文物將從6月5日到明年1月2日在費城富蘭克林研究所名為“克利奧帕特拉:尋找最后的埃及女王”的展覽中展出。
很多考古遺址已經被人為破壞,雕塑被打碎。亞歷山大大帝的皇家住所(幾座港口、一個海岬和幾座布滿廟宇、宮殿和軍事哨所的島嶼)在4世紀和8世紀的幾次災難性地震之后沉入海底。戈迪奧的研究小組于1996年找到了這個遺址。很多被包在沉積物中的珍寶十分完整,未受海水侵蝕。埃及文物最高委員會的阿什拉夫?阿伯德爾?拉奧弗參與了這項研究,他說:“那些文物和沉沒時一模一樣。”
近日的潛水作業勘測了克利奧帕特拉氣勢恢宏的宮殿和神廟,在這里,這個埃及托勒密王朝的最后統治者征服了羅馬將軍馬克?安東尼,但是,被屋大維(后來的羅馬皇帝奧古斯都)打敗后兩人雙雙自殺。戈迪奧和他的研究小組對克利奧帕特拉和安東尼的幾處重要的生活場所進行了潛水勘測,包括安東尼在失敗后建造的避難所“學院”,但是,在“學院”尚未建成之前他就自殺了。
他們還發現了一個巨大的石像,科學家相信這是克利奧帕特拉和前情人凱撒的兒子小凱撒的頭像,此外,還有兩個獅身人面像,其中一個據說代表克利奧帕特拉的父親、國王托勒密十二。潛水人員還拍下一段已清除沉積物的海床,他們的手電筒在黑暗中發出亮光,他們拍攝安蒂霍多斯島上克利奧帕特拉宮殿附近的伊希斯神廟遺址。
在考古船的甲板上,研究人員展示了一些新的小發現:一些進口陶器和當地的仿品、一個法老雕像、青銅器皿、略比手指甲大的護身符和窮人投入水中或埋入地下以示對神靈崇敬之情的小型鉛制器皿。8世紀又一次大地震發生之后,亞歷山大的東港遭舍棄,成為一個人跡罕至的開放海灣――除20世紀的兩道防波堤之外,現代港口建筑均建在西港。(摘自中國網)
科學家模仿蝴蝶翅膀找到最新造幣技術
劍橋大學的科學家找到一種模仿熱帶蝴蝶翅膀顏色的方式,這種方式可用于制造更難偽造的紙幣和信用卡。這支研究小組復制出擁有同樣結構的蝴蝶翅膀鱗片。在反射光線時,鱗片能夠呈現出同樣的色彩。劍橋大學的馬蒂耶斯?科勒表示,這是一項令人吃驚的發現,就好像揭開大自然的一個秘密。
科勒與烏爾里奇?斯特納教授和杰里米?巴姆伯格教授對印度尼西亞鳳蝶進行了研究。它們的翅膀鱗片由類似蛋盒內部的錯綜復雜的微觀結構構成。由于特殊的外形加之由表皮和空氣交替層構成,這些結構在反射光線時能夠呈現出強烈的色彩。
科勒及其同事利用一整套納米制造程序,復制出擁有相同結構的蝴蝶翅膀鱗片,這些復制品能夠呈現出與蝴蝶翅膀一樣生動的色彩。納米技術被用于制造極其微小的納米尺度設備。
關鍵詞：分布式能源系統；燃氣發電機組；選型
中圖分類號：TM314 文獻標識碼：A
作為分布式能源系統運行的關鍵，燃氣發電機組能否發揮其作用，將對整個系統帶來極大影響。從當前較多行業領域中都可發現，如大型醫院、機場等在規劃中都強調將分布式能源項目引入，確保在蒸汽、生活熱水以及供暖等方面要求上都得到滿足。但從部分企業中燃氣發電機組的應用現狀看，優勢并未被充分發揮出來，究其原因在于未能結合機組特性進行選型。因此，本文對分布式能源系統燃氣發電機組的選型研究，具有十分重要的意義。
1.分布式能源系統燃氣發電機組相關概述
關于燃氣發電機組，其實質為燃燒天然氣時所獲取的熱能，將轉化為電能，而轉化過程中的發電設備便為燃氣發電機組。若對燃氣發電機組類型進行細化，表現為：第一，燃氣輪機發電機組。該機組在工質上可選擇高溫高壓煙氣，涉及的設備以控制系統、壓氣機、燃燒室以及輔助設備等為主，能夠進行熱能、機械能的轉化。該機組應用下又可按照發電功率劃分為微型與小型兩種，如其中微型機組，以徑流式葉輪機械為主，有結構簡單、移動方便等特點，再如小型機組，以軸流式透平為主，因其工質流量較大，對于較大功率以及高膨脹比等要求都可滿足。第二，燃氣內燃機發電機組。該類型機組常見的以往復活塞式為主，運行中在混合氣燃燒下，活塞將會在燃燒煙氣作用下保持運動狀態，內部機構將做機械功輸出，使發電機發電。
2.分布式能源系統燃氣發電機組特性分析
2.1 機組性能
當前國內分布式能源系統中采用的發電機組仍以進口產品為主，如微型燃氣輪機發電機組，有英格索蘭、Turbee與Capstone等，而小型機組包括西門子、索拉等，對于燃氣內燃機發電機組，如康明斯、卡特彼勒較為常見。對于這3種機組性能參數，主要表現為：①發電功率，微型、小型與內燃機發電機組分別為30kW～1000kW、610kW～19100kW、5kW～18320kW；②發電效率，3種類型分別保持為26.0%～33.0%、18.9%～38.5%、28.7%～48.6%；③余熱形式，都可選擇煙氣，其中燃氣內燃機發電機組也可采用熱水作為可利用余熱形式；④燃氣進氣壓力，3種類型機組分別保持為1kPa～965kPa、1000kPa～3447kPa、1kPa～410kPa。除此之外，若從噪聲、煙氣Nox體積分數看，其中微型與小型機組均較低，而內燃機發電機組較高。
2.2 變工況特性
以部分負荷特性為例，對于燃氣內燃機發電機組、小型發電機組在負荷率降低下，發電效率將呈下降趨勢。而對于微型燃氣輪機發電機組，由于采用模塊化控制方式，當負荷率保持降低，運行模塊將會持續調整，對發電效率降低情況進行有效控制。由大多實踐研究也可發現，模塊化控制方式下，對于用電負荷極低情況，發電效率仍保持較高。另外，再從環境因素影響角度分析，假若以海平面、環境溫度作為參照，當小型或微型燃氣機組超出參照溫度15℃，發電功率呈下降趨勢，若超出溫度達30℃，發電功率將大幅度衰減。相比之下，燃氣內輪機發電機組，主要依托于稀薄燃燒技術，發電功率受到的影響極小。
2.3 其他特性
不同類型發電機組運行下，也有其他不同特性，如燃料適用性，其中小型或微型機組有較強的適用性，即使對于含雜質多、熱值低燃料，也可適用，但內燃機發電機組要求則較高，要求燃氣有較高的清潔度。此外，對于設備維護特性，以小型燃氣輪機發電機組工作量最高，且涉及的費用較多。
3.分布式能源系統燃氣發電機組選型原則
實際選型中，除立足于不同燃氣發電機組特性外，也要求遵循其他選型原則，具體表現為：①多項目涉及的用電負荷較大，如商業建筑等，選擇的機組可為內燃機發電機組或微型燃氣輪機發電機組，由于后者以模塊化控制方式為主，應作為首選；②若項目在排放、噪音等方面要求較高，小型與微型機組都可適用，假若必須次用內燃機機組，應將降噪減震、煙氣脫硝裝置設置于其中；③若無高壓燃氣管網設置，且難以進行大型燃氣增壓設備的設置，以內燃機發電機組或微型機組較為適宜；④若項目涉及環境溫度高、海拔高等情況，需考慮到發電功率衰減問題，此時以燃氣內燃機發電機組最為適宜；⑤若項目投入后，缺少較強的維護管理能力，應以微型燃氣輪機發電機組適宜。除此之外，實際選型中，也可結合電熱比、氣電價比等情況進行機組選擇，確保達到經濟效益提高的目標。
結論
燃氣發電機組的合理選型是保證分布式能源系統可靠運行的關鍵所在。實際選型中，應對燃氣發電機組的主要類型進行分析，對各類型涉及的特性明確，包括性能參數、變工況特性等，在此基礎上根據實際情況進行選型，確保機組應用下發揮其優勢。
參考文獻
[1]張丹，高頂云，郭甲生，等.分布式能源系統燃氣發電機組特性及選型原則[J].煤氣與熱力，2013（10）：20-23.
微型燃氣輪機基本與大型燃氣輪機相似，主要也由透平、壓氣機、燃燒室、控制系統及配套發電機等構成。工作原理是高壓空氣經壓氣機壓縮，在回熱器經與透平尾氣的換熱，然后進入燃燒室與燃料混合、燃燒。多數微燃機直接驅動內置式的高速發電機，壓氣機、透平與發電機同軸，轉子設置為空氣軸承上的浮動運行，轉速能到達5至12萬r/min，發出的高頻交流電先轉換成高壓直流電，再變換為50(60)Hz、400(480)V交流電，微型燃氣輪機多以天然氣、甲烷、柴油等作為燃料，進氣壓力約在350Kpa(50psig)~380Kpa(55psig)之間，最高一般不超過690Kpa(100psig)，最高進氣溫度一般為50℃左右。它一般為電池啟動。燃料氣系統采用數控比例調節閥進行調節，主要組成部分有：電磁切斷閥、比例調節閥和保護過濾器。燃料氣流量大小由比例調節閥閥位調節，保護過濾器能起到防止雜質對系統部件的破壞作用，結合海洋石油環境惡劣的提點，建議在海上平臺使用時在微型燃氣輪機外另外安裝一個主過濾器。微型燃氣輪機的運動部件相對較少，結構緊湊、簡易，所以可靠性好、制造成本與維護費用相對較低。國際上通用的制造指標一般為：
1）運動部分原件壽命要大于等于4萬小時：
2）熱耗為12000Btu/kWh~16000Btu/kWh(12660kJ/kwh~6880kJ/kwh)；
3）污染物NOX等的排放小于9ppm；
4）安裝與維護要簡單、費用要低廉。
5）與傳統柴油發電機組相比，微型燃氣輪機有很多先進的技術優點：
6）運動部件少，結構緊湊、簡易；質量輕，一般為傳統同功率機組的1/4；
7）可使用多種燃料，如沼氣等，特別是使用天然氣時燃料消耗率、排放率非常低；
8）振動小，噪音低，長壽命，運行費用低；
9）設計相對簡單，備品備件少，成本低；
10）轉速調節方便，故在非經濟負荷運轉時效率也非常高；
11）可實現遠程遙控、診斷；可實現多臺并聯增容。
2微型燃氣輪機開發與應用情況
據相關資料統計，全球的微型燃氣輪機廠家約50多家，主要分布在北美和歐洲地區。國家以美國、英國、瑞典為主，知名企業有Capstone公司、Bowman公司和Ingersoll-Rand公司等，
2.1美國Capstone公司
美國加州的Capstone公司90年代初進行微型燃氣輪機發電機元件研發，1994年研制出了24kW樣機，約兩年后生產了幾十臺進行現場試驗。樣機為單軸、空氣軸承，轉速約96000r/min。整個機組用圓柱形排氣殼包覆，距離10m外噪音能達到60分貝以下。在以天然氣為主燃料時，氧化氮排放能低至9ppm，一氧化碳為25ppm。幾年后進行了30kW樣機現場試驗。此后又逐步推出了60kW發電機組及45kW車用機組等，目前已發展到125kW～250kW規格機組。據記載，歐洲北海某油田的無人平臺上C30為主電站運行良好，一般在8000左右更換空氣/天然氣濾器。
2.2英國Bowman公司
1994年成立的英國Bowman公司位于南安普頓，專門從事微型燃氣輪機發電機研發，設計和制造了高速發電機與調節控制系統。幾年以后逐步投放了45、60、80和200kW機組，下一步將研發500kW機組。Bowman公司微燃機采用了無人職守智能化自動控制技術，可實現自動跟蹤調節頻率，安全運行可靠性高。其中，如選用配置回熱器，可實現發電效率為25%～28%，排煙溫度能達到300℃以下，熱電綜合效率能到到75%。不使用回熱器時發電效率約14%%～16%，排煙溫度為600℃左右。寶曼公司將回熱器增加自動調節功能，以控制空氣回熱交換量適應熱量需求的變化的特殊設計，改進了尾氣利用，提高了效率，其開發的機組已實現單獨運行，多臺并聯聯合運行。
3微型燃氣輪機在海洋平臺上應用可行性
我國海域遼闊，沿海大陸架的石油資源中邊際油田占了相當部分比重。由于無人駐守平臺具有結構簡單、建造安裝周期短、造價低、操作維修工作量少等特點，降低了初期投資及操作費，被證明是一種經濟、高效開發邊際油氣田的主要模式之一。在近期幾個油氣田上應用的無人駐守平臺，由于需要解決電負荷和加熱負荷等問題，在進行方案研究時大多選用海底復合電纜給無人駐守平臺輸送電能，并且在無人平臺上應用電加熱器來防止水化物生成，這樣的方案大大增加了油田開發成本。而根據實際電、熱負荷選取微型燃氣輪機為主電站的無人平臺電站方案為高效、低成本開發邊際油氣田給出了有益探討。下面以某中海油海上油田開發應用BowmanTG80機型為例論述方案可行性。某無人平臺離綜合平臺7km，電能從綜合平臺向該無人平臺供電，其中無人平臺最大工況的電負荷為460kW。該平臺為單層甲板，甲板上放置三臺電加熱器(防止水化物生成，負荷分別為80、80、160kW)、多路閥、電驅動吊機等設備，平臺不設消防泵和應急機。若在該平臺上應用BowmanTG80(透平生產水為80℃，其輸出熱量隨回熱器關閉程度不同在155kW～425kW變動)方案可更改如下：將電加熱器更換為換熱器，電驅動吊機改為柴油驅動吊機，此方案的電負荷大約為124kW(其中包括電伴熱負荷80kW和照明24kW)，那么可在平臺上設置3臺BowmanTG80透平(2用1備)，取消海底復合電纜。3臺BowmanTG80微型燃氣輪機采辦、安裝、調試服務費用為40萬～50萬美元，而海底復合電纜的費用在200萬美元左右，不考慮電加熱器改為換熱器(一般電加熱器采用進口，而管殼式換熱器國產)、海底電纜導致兩個平臺增加的變壓器等輸配電設備、保險費等相關費用，工程費將降低至少150萬美元。從連續安全操作上，對于高壓多相流加熱，管殼式換熱器要比電加熱器安全得多。并且機組可實現穩定的遠程遙控，維護、保養工作量小，能減少登平臺次數等。綜上，此油田開發的電站方案比選中，微型燃氣輪機方案與常規通過有人平臺通過海底復合電纜給無人平臺供電的方案相比，無論是從濟性還是操作維護工作量等多方面比較，都有很好的優勢。
4結論
一、研究專題和期限
專題一：煤氣化多聯產及IGCC關鍵技術研究
（一）研究目標與內容
研究目標：
為提高煤炭的清潔利用，保護生態環境，節約資源，促進新興產業的發展和科技創新，開展煤氣化多聯產及IGCC關鍵技術的研究，達到如下目標：1）提出*發展煤氣化多聯產的路線圖，提出煤氣化多聯產系統優化方案；2）開發適合低熱值煤氣的低NOx燃燒技術，燃氣輪機關鍵部件制造技術，以及燃氣輪機輔助系統設計軟件，并得到示范應用；3）建成萬噸級乙二醇中試平臺和工藝軟件包。醋酸規模生產成套技術開發，并實現產業化。建成多煤種和燃料（石油焦、生物質）綜合氣化工藝研究平臺；4）研制大型氣化爐，達到碳轉化率≥98%；冷煤氣效率≥73%。通過本項目研究，促進本市跨行業、跨學科的產學研聯盟形成，建成相應的研發平臺。
研究內容：
1、*煤氣化多聯產發展模式研究
開展煤氣化多聯產系統優化與集成技術的研究，提出煤氣化多聯產的產業鏈構建和相應的技術攻關方向，探索*發展煤氣化多聯產的技術路徑和創新機制，以及*建設煤氣化多聯產示范與研發基地的可行性。
2、燃氣輪機關鍵部件制造技術研究
開展低熱值煤氣的燃燒技術研究，降低NOx排放措施的研究，空分系統集成度的研究，燃氣輪機進氣及排氣系統研究，燃氣輪機罩殼以及通風系統研究。
3、煤基多聯產化工產品關鍵技術研究與示范
煤基生產乙二醇工業化成套技術開發，醋酸生產過程中大型反應器的設計與制造、催化體系研究，氣化燃料多元化技術開發及實驗平臺建設。
4、大型氣化爐完善化關鍵技術研究
大型氣化爐噴咀優化設計技術研究，大型氣化爐煤種適應性優化試驗研究，氣化爐系統操作優化技術研究。
（二）進度要求：
*年12月31日前完成。
專題二、3.3MW海上風力發電機組研制與示范
（一）研究目標與內容
研究目標：
為促進本市海上風電的規模化開發利用，提高大型風電機組的自主研發能力和制造水平，培養一批有實踐經驗的專業人才，帶動相關產業的發展，開展3.3MW海上風電機組成套裝備的研究，達到如下目標：1）掌握大型海上風電機組整機及關鍵部件的設計的核心技術、制造技術；2）研制3.3MW雙饋式變速恒頻海上風力發電機組樣機1臺，葉片、發電機、齒輪箱等關鍵零部件國內研制；3）主要技術參數符合國家標準（或IEC標準）的規定。額定風速為13～16m/s，最大風能利用系數＞0.45；4）整機在類似近海風場環境安裝運行，并經工程化考核。
研究內容：
1、在近海風資源條件及環境條件下，海上風電機組的特性研究，包括：風載荷、波浪載荷的耦合研究，多種環境作用下海上風電機組的疲勞載荷及動力穩定性研究；
2、3.3MW雙饋式變速恒頻海上風力發電機組總體設計技術，包括：氣動設計、結構設計和氣浪復合載荷的分析計算；大型海上風力發電機組系統集成技術及分部件接口技術；MW級海上風力發電機組控制策略；海上風力發電機組基礎結構研究和設計；
3、海上風電機組的防腐、防臺、防雷、防潮等技術研究和適應性設計，滿足*地區及以北的近海風資源條件及環境條件下運行要求；
4、大型海上風電機組主要部件（葉片、齒輪箱、發電機、控制系統、液壓系統等）的設計技術和制造技術；著重在可靠性的設計和制造方面取得突破。
5、大型海上風機的接入系統、運輸、吊裝、維護等工程施工技術研究。
（二）進度要求：
*年6月30日前完成。
專題三、電動汽車關鍵技術研發與示范工程
（一）研究目標與內容
研究目標：
為降低汽車燃料消耗量的快速增長，增強國家能源安全，減少大氣污染，促進汽車工業的技術創新和經濟轉型，開展電動汽車關鍵技術研究，達到如下目標：1）掌握通過內燃機—發動機組補充電能的超級電容串聯式混合動力公交客車核心技術，整車與同類傳統車型相比，節能>15%，組建20輛串聯式混合動力公交客車示范車隊，單車運行里程不少于5萬公里；2）形成具有自主知識產權的混合動力轎車核心技術及批量生產能力，整車與傳統基礎車型相比，燃料經濟性提高>10％，建立混合動力出租車示范運行區，組建50輛混合動力轎車的出租車隊，單車示范運行里程不少于10萬公里；3）掌握統一電動動力平臺、可配不同電源（純動力蓄電池、插電式燃料電池）的電動微型車核心技術，建立電動微型車示范運行區域及相應的能源供給基礎設施，組建30輛統一動力平臺電動微型車（22輛純電動車、8輛插電式燃料電池車）的示范車隊，單車示范運行里程不少于2萬km。
研究內容：
1、串聯式混合動力公交客車研發與示范
雙電機驅動系統及控制；串聯式混合動力結構下的超級電容能量管理；整車動力系統集成控制；串聯式混合公交客車整車結構優化及可靠性；串聯式混合公交客車示范運營。
2、混合動力轎車研發與示范
混合動力轎車動力系統控制策略優化、混合動力轎車儲能單元、混合動力專用車載數據采集系統研究、混合動力轎車產業化生產所需的硬件平臺開發、驅動電機及ISG電機測試系統、示范運營管理體系的建設、混合動力轎車整車、示范運營。
3、統一動力平臺電動微型車研發與示范
電動微型車統一動力平臺集成技術（純電動、插電式燃料電池）、多能源動力系統設計、匹配與控制管理、電動汽車的充電模式和充電機的智能化、標準化與通用化、電動微型車統一動力平臺環境模擬測試系統、電動微型車示范運行。
（二）進度要求：
*年12月31日前完成。
二、申請方式
1、本指南公開。凡符合課題制要求、有意承擔研究任務的在*注冊的法人、自然人均可以從“*科技”網站進入“在線受理科研計劃項目課題可行性方案”及下載相關表格《*市科學技術委員會科研計劃項目課題可行性方案（*版）》，按照要求認真如實填寫。
2、申報單位應具備較強技術實力和基礎，具備實施項目研究必備條件，具有實施項目必需的研究開發設施及匹配資金；鼓勵以產學研聯合方式申請，多家單位聯合申請時，應在申請材料中明確各自承擔的工作和職責，并附上合作協議或合同。
3、課題責任人年齡不限。鼓勵通過課題培養優秀中青年學術骨干。作為課題責任人和主要科研人員，同期參與承擔的863、973、國家科技攻關和*市重大、重點科研項目數不得超過三項。
4、本專項課題的申請起始日期*年5月28日，截止日期為*年6月17日。課題申報時需提交書面可行性方案及其附件一式4份，并通過“*科技”網站提交可行性方案和其他所有表格。書面可行性方案集中受理時間為*年6月10日至6月17日，每個工作日上午9：00—下午4：30。所有書面文件請采用A4紙雙面印刷，普通紙質材料作為封面，不采用膠圈、文件夾等帶有突出棱邊的裝訂方式。
5、已申報今年市科委其它類別項目者應主動予以申明，未申明者按重復申報不予受理。
6、網上填報備注：
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商用大型風力發電機組由風輪、增速齒輪箱、發電機、偏航裝置、控制系統和塔架等部件所組成，雄偉壯觀，引人注目。據說，最大的商用風力渦輪機擁有104米翼展，發電功率達0.36萬千瓦。但缺點是需要占用大量的土地，還有許多基礎設施。于是有人提出，能否以一種不顯眼的方式在離住所較近的地方利用風力來發電?
自2006年以來，荷蘭NL建筑事務所一直在探索先進的風力發電方法。“風電之花”是設計師們推出的最新設計。風力發電機可分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機兩大類，前者風輪的旋轉軸與風向平行，后者風輪的旋轉軸垂直于地面或者氣流方向。在風向改變的時候，垂直軸風力發電機無需迎風。這種優勢不僅使垂直軸風力發電機結構設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。“風電之花”是一種裝備有多個垂直軸風力渦輪機的樹形結構，它分為兩種：一種裝有3個垂直軸風力渦輪機；另一種裝有12個垂直軸風力渦輪機，根據發電的實際需要而定。
“風電之花”設計美觀大方，造型逼真有趣，不需要直接迎風，而且需要的空間更少，可以輕而易舉地安裝在住所的后院。通過把風能轉化換可用于分布式發電的形式，使風能進入普通百姓家庭，而且能和屋頂太陽能系統整合。這些幾乎無噪音的“風電之花”還可以作為藝術雕塑豎在街頭巷尾，為現代都市增添了無限的韻味。
鮮艷的風力渦輪機
時至今日，越來越多的國家和地區使用風力發電。盡管能夠生產出令人難以置信的可再生能源，但在許多人看來，風車的形象不敢恭維，總是構成一道呆板乏味、一成不變的風景。以設計和制作大量充滿活力的壁紙和豐富多彩的地毯片而聞名，被認為是圖案藝術運動創始人的德國藝術家霍斯特?格拉斯克爾，最新推出的“航空藝術”項目，不但充分肯定了風力發電對環境保護做出的杰出貢獻，而且用五顏六色來美化礙眼的白色風力渦輪機，以對其提供可再生能源的豐功偉績表示衷心祝賀。
為了融入到周圍的景觀和天空中，大多數風力渦輪機傳統上都油漆成白色、淡藍色或綠色。富有創新精神的格拉斯克爾認為有必要加以改變，于是開始在風力渦輪機的外表漆上日光型有機熒光顏料，使其鮮艷奪目，美不勝收。藝術家給風力渦輪機“披上”華麗的外套，旨在吸引人們不僅多看上幾眼，欣賞本地的風力渦輪機，而且能更深切地感受到它們對環保所做的一切。
家用風力發電“魔方”
設計師Chen Liao Hsun最近提出一種風力發電“魔方”的設想：給每個家庭房子的東南西北四面外墻上，安裝個人用的風力渦輪發電機，就可實現個人也能直接利用風能發電的夢想。
風力發電“魔方”屬于模塊化的風力發電系統，一個單元產生的功率為100瓦。根據戶主的需要，可以單個安裝，也可以把幾個單元連接起來，構成一個美麗的蜂窩狀瓷磚圖案。它作為個獨立的發電設備安裝在外墻上或屋頂上，生產的電量也能夠進入家里的能源網絡。渦輪機旋轉葉片能夠伸縮，當風力發電“魔方”被激活時，葉片可以伸出，即使風速很小，也能從中獲取能量；遇上惡劣的天氣，葉片便會縮回到墻壁支架里，以防止破損。
Chen Liao Hsun估計，一個風力發電“魔方”單元每個月可以產生21.6千瓦時的電力，相當于一個4口之家所需電能的1/15。幾個單元結合起來發電，就能大大減少電網的用電量。
雖然風力發電“魔方”目前還只是個設想，但專家認為，它對提高個人直接使用可再生能源的水平，減少化石能源消耗是個可行的辦法。
樹頂風力發電機組
從本質上說，通過風來發電，是將能量從一種介質中轉移到另一種介質。但在這種轉移中，風力發電機組必不可少的巨大鐵塔、風輪(包括尾舵)和發電機，以及由這3部分組成的總模樣很難看，有人對此厭惡。
德國建筑師沃爾夫岡?弗雷也持有這種看法，決定改變風力發電機組的形象。富有想象力的他，別出心裁地推出了一個無比奇異的設計方案：把小型風力渦輪機放置在樹頂上。弗雷首先在自己家附近的樹木中挑選了一棵道格拉斯冷杉。這種樹樹干筆直，枝葉繁茂，樹形塔狀，10年能長至5米高，株高可以達到40米，是經典的圣誕樹。然后在道格拉斯冷杉的頂部安裝了一臺風輪直徑為3.5米的風力渦輪機，可產生5～6千瓦的電能。雖然因處在樹冠層密集的特殊位置而使渦輪機的功率損耗30％，但它仍然能給包括弗雷家在內周圍房屋提供所需要的足夠能量。
微型風力渦輪機
1硬件設計
本設計采用MicrochipPIC16C54單片機，選用南通光電器件廠GR40101紅外發射二極管和GD1611硅PIN型光敏二極管作為紅外發射和接收器件，舟山海山電器有限公司生產的微型電機QDB-30-3.0作為泵液晶驅動。系統采用單鍵模式完成暫停、設定泵液量等功能。電路采用節電方式設計，待機電流小于100μA，并可提供微型電機所需的500mA負載電流，可監測電池電壓，欠壓報警。系統原理如圖1所示。
圖中TX（紅外發射管）、R1、R5、Q4組成紅外發射電路，單片機RA1口輸出一定頻率的脈沖控制三極管Q4的通斷，從而控制紅外發射管TX的發射頻率。由單片機RA3口為發射電路提供電源，是為了節能。當RA1口將要發射脈沖時，RA3口置高，發射電路加電。RX（紅外接收管）、R2、R11、R12、R13、R16、Q6、C3組成紅外接收電路，RX接收紅外脈沖，整形后由Q6放大。接收電路必須嚴格控制放大倍數，確保紅外反射接收距離在10cm左右。接收電路電源由單片機RB1口提供，在發射脈沖后，將RB1口置高。R6、R7、R8、Q3組成電池電壓監測電路，當電源電壓降到一定值時，Q3截止，單片機RB3口為高電平，欠壓報警。D2、D3、R9、R10、Q1、Q5組成電機供電電路，提供微型電機所需的3V電壓、500mA負載電流，當需驅動電機泵液時，由單片機RB2口輸出低電平，Q發射極為電機供電。D1、C4、Q2、R3組成電機控制電路，泵液時先為電機供電，然后單片機RA2口輸出高電平驅動電機運轉。LED為工作狀態指示燈，單一按鍵SW為多功能鍵，可完成設定泵液量、暫停、手動泵液等功能。
2軟件設計
本電路硬件設計通過控制各單元電路供電達到節能的目的，軟件上利用PIC單片機的休眼、看門狗溢出喚醒特性以及對發射脈沖個數的控制進一步降低能耗，使其待機電流小于100μA，4節4號堿性電池可提供15000次以上的使用次數或200天以上的使用時間。程序流程如圖2所示。
程序開始先對單片機各端口初始化，并設置好看門狗溢出時間，程序工作一個周期后，自動進入休眠模式，由看門狗溢出喚醒單片機進入下一周期。進入一個工作周期前，首先判斷是電池上電第1次工作，還是看門狗溢出喚醒單片機。如果是電池上電第1次工作，指示燈應給出指示，并對泵液量進行設定。進入工作周期后要判斷按鍵是否按下，若按下按鍵，則判斷是手動泵液還是暫停泵液器工作，這兩者靠按鍵時間長短決定。
紅外收發程序對提高泵液器抗干擾能力、降低泵液器能耗起著關鍵作用。經過實驗選定一個發射脈沖頻率使其對外界光干擾不敏感。為了最大限度地降低能耗，程序對發射脈沖的個數和方法進行設計，先發2個試探脈沖，若接收到，則按選定頻率連續發60個脈沖，然后判斷接收方收到的脈沖數是否在允許的范圍內，是則泵液，否則進入休眠模式；若接收方未收到試探脈沖，則直接進入休眠模式。每次泵液器工作后，都檢查電池電壓，若發現電壓低，立即由指示燈給出報警，提示更換電池。
3系統特點
我們設計的紅外感應泵液器與同類產品相比，有以下優勢：緊湊、精密集成電路設計，成本低、耗電省，4節5號堿性電池可提供15000次以上的使用次數或200天以上的待機時間；抗干擾能力強，無誤操作；采用可拆卸式磁控閥門，無泄漏，便于清洗；采用高科技粘貼技術，方便實用，無需打孔固定；即插即用液體瓶技術，補液無需灌裝，杜絕了液體的二次污染。該產品不僅僅適用于家庭，也適用于公共單位，如醫院、銀行、政府機構、學校等，是一種具有寬廣市場容量的小家電產品。
關鍵詞：微型燃氣輪機；余熱發電；有機朗肯循環；分布式能源系統
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
1 引言
近年來，微型燃氣輪機的研究及應用在國內外得到了快速發展[1-5]，其功率一般在30-300 kW，具有結構簡單緊湊、可靠性高、維護成本低以及污染物排放低等優點。微型燃氣輪機可靈活滿足用戶的能源需求變化，已在分布式能源系統中得到了推廣和應用。微型燃氣輪機系統采用回熱，有效利用排氣余熱加熱進入燃燒室的空氣，其排氣溫度一般可降低至270-300℃，排氣余熱一般可通過加熱水進行供熱或通過溴化鋰吸收式制冷系統滿足用戶的冷負荷需求。然而對于只有電負荷需求而無熱負荷或冷負荷需求的應用場合，排氣余熱只能用于發電。
由于微型燃氣輪機的排氣溫度及總熱量較低，不適宜采用蒸汽動力系統，而ORC在利用370 ℃以下低溫熱源發電方面具有更優的熱經濟性。ORC系統熱效率高，且受負荷變化的影響較小；有機工質采用干流體，膨脹后處于過熱區，不存在對氣輪機葉片的侵蝕；有機工質的體積流量及膨脹比小于水蒸汽，有利于降低氣輪機的尺寸和金屬消耗量；此外，ORC氣輪機還具有啟停方便、負荷適應性好、部分負荷熱效率高以及維護費用低等優勢[6-7]。趙巍等[1]提出了微型燃氣輪機與有機朗肯循環(ORC)組成聯合循環，并以進行了設計分析。工質的熱力學性質決定了ORC的熱力性能，因此為了提高ORC余熱發電系統的凈輸出功，本文分析了5工質的熱力性能。
2 利用微型燃氣輪機余熱的ORC系統
利用微型燃氣輪機排氣余熱的ORC發電系統如圖1所示。燃氣輪機排氣在換熱器中對有機工質進行加熱，有機工質蒸氣進入氣輪機膨脹做功，由于采用干工質，膨脹后處于過熱狀態，為了減少冷源損失，充分利用氣輪機排氣顯熱，有機工質先通過回熱器(IHE)對經泵加壓的工質進行預熱，然后再進入冷凝器。經回熱器預熱的有機工質進入換熱器吸收排氣余熱，完成循環。
圖1 利用微型燃氣輪機排氣余熱的ORC發電系統
換熱器中，排氣加熱有機工質，其能量平衡方程為
(1)
汽輪機的做功為
(2)
式中，為微型燃氣輪機的排氣量，為有機工質的流量，和分別為換熱器進口和出口排氣的比焓，為進入氣輪機有機工質的比焓，為有機工質等熵膨脹后的比焓，為氣輪機排氣的比焓，為氣輪機的相對內效率。
在回熱器（IHE）中，氣輪機的排氣對經泵加壓的液相工質進行加熱，其能量平衡方程為
(3)
有機工質在冷凝器中的放熱量為
(4)
工質泵的耗功為
(5)
利用微型燃氣輪機排氣余熱的ORC系統的凈輸出功為
(6)
式中，ηm為氣輪機的機械效率，ηg為發電機效率。
3熱力性能分析
以某200 kW微型燃氣輪機為例，優化不同工質的熱力性能，探討不同工質的熱力特性及規律。該200 kW微型燃氣輪機額定工況下排氣量為1.33 kg/s，排氣溫度為280℃，雖然天然氣含硫量較低，但是排氣溫度過低的話，依然可造成換熱器壁面酸性腐蝕，因此換熱器出口的排氣溫度設定為90℃，ORC的運行參數如表1所示。
表1ORC發電系統的計算參數設定值
參數 符號 設定值
氣輪機相對內效率/% ηT 85
泵效率/% ηp 65
發電機效率/% ηg 98
機械效率/% ηm 97
冷凝溫度/℃ t3 30
回熱器夾點溫差/℃ ΔtIHE 5
換熱器夾點溫差/℃ ΔtH 10
4 工質對比
由于燃機排氣溫度較高，因此以系統的凈輸出功最大為目標函數，對參數進行了優化，結果如表2所示。采用亞臨界循環時，主氣壓力均設定為3 MPa，R600a和R601a的質量流量較小，比R245fa等工質約低50%。R600a的液相比熱容較大，因此異丁烷與燃氣間的溫度匹配最差，造成的火用損失最大，其凈發電功率也最小。而R113的液相比定壓熱容較小，在換熱過程與燃氣的匹配最好，其主氣溫度最高，所以ORC采用R113為工質時凈發電功率最高，比采用R600a約提高38%。采用超臨界循環時，工質與燃氣間的溫度匹配有較大的改善，R600a、R601a和R245fa與燃氣換熱過程的夾點在換熱器入口處，而工質為R123和R113時，當換熱量Q與總換熱量的比值在0.3-0.4之間時才出現夾點，但是R123和R113與燃氣間的溫度匹配要優于其它3種工質。相對于亞臨界循環，采用超臨界循環可提高凈發電功率，臨界溫度越低的工質，提高幅度越大，所比較的5工質中，R600a的臨界溫度最低，其提高幅度可達15%，R245fa采用超臨界循環也可提高凈發電功率8%以上，但是運行壓力較高，甚至高于8 MPa。R113的臨界溫度最高，采用超臨界循環，其運行壓力最低，凈發電功率最大，但是相比亞臨界循環的提高幅度較小。
該200 kW微型燃氣輪機的排氣余熱經ORC系統回收并進行發電，可有效擴大機組容量22-31%，體現了較高的熱經濟性。無論采用超臨界循環還是亞臨界循環，R113的熱力性能均為最優。
表2ORC熱力參數的優化結果及凈發電功率
工質 循環形式 主氣溫度/℃ 主氣壓力/MPa 工質流量/kg?s-1 凈發電功率/kW
R600a 亞臨界 158.605 3 0.668 43.608
R245fa 亞臨界 175.991 3 1.127 49.448
R601a 亞臨界 185.246 3 0.599 54.827
R123 亞臨界 201.101 3 1.209 56.339
R113 亞臨界 210.629 3 1.334 60.155
R600a 超臨界 205.144 7.981 0.629 50.228
R245fa 超臨界 226.467 8.847 1.073 55.071
R601a 超臨界 217.161 5.079 0.589 56.298
R123 超臨界 242.739 6.516 1.174 59.787
R113 超臨界 242.282 4.782 1.319 61.035
4 結論
近年來微型燃氣輪機在能源領域得到了重視與發展。為了充分利用其排氣余熱，提高機組熱經濟性，減少環境熱污染，本文針對微型燃氣輪機余熱ORC發電系統，開展了系統參數優化及工質的篩選。以系統凈輸出功為目標函數，分別優化了R600a、R601a、R245fa、R123和R113等5種工質的熱力參數。采用亞臨界循環時，主氣壓力均為3 MPa，臨界溫度高的工質，其主氣溫度高，且凈輸出功大。采用超臨界循環，臨界溫度低的工質其凈輸出功的增幅較大，但是最佳主氣壓力較大。換熱過程中R113與燃氣溫度間的匹配最好，其凈輸出功高于其它4工質。通過ORC利用微型燃氣輪機的排氣余熱進行發電可提高機組容量20%以上。
參考文獻
[1]趙巍, 杜建一, 徐建中．微型燃氣輪機與有機朗肯循環裝置組成聯合循環的設計與分析[J]．中國電機工程學報, 2009, 29(29): 19-24．
[2]陶德安, 段立強, 徐智華. 微型燃氣輪機熱電聯供系統的熱力學分析[J]. 燃氣輪機技術, 2010, 23(4): 54-57
[3]豐鎮平, 劉曉勇, 張永海, 等. 微型燃氣輪機熱力系統的設計分析[J]．工程熱物理學報, 2002, 23(S): 17-20．
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關鍵詞：微型清潔觀光車；動力集成單元；設計
中圖分類號：U462 文獻標識碼：A
1. 總體方案設計
結合實際需求，該觀光車擬可提供4個乘坐位置，運行最高車速初步定為30km/h～40km/h，4個位置均可作為動力源向汽車提供驅動力。參考現代汽車電氣化設計思想，擬提出動力傳動系統方案，如圖1所示。
如圖1所示的方案，驅動汽車行駛的動力源由兩條路徑提供，第一條路徑是將來自人體的動力經人體動力耦合系統耦合，通過機械連接的方式將動力傳遞至耦合變速機構的直接檔，通過差速器，驅動汽車行駛；第二條路徑是將來自電網或太陽能電池板的電能存儲在動力電池中，動力電池觸發驅動電機，將動力輸送至耦合變速機構的低速檔，通過差速機構，驅動汽車行駛。從而使汽車具有3種工作模式：純人體動力驅動、純電機驅動和人體動力與電機同時驅動。欲實現這一設計目標，本文將著力于人體動力耦合系統的設計和耦合變速機構的設計。
2. 人體動力耦合系統的設計
將來自多個方向大小不同的動力集成到一起，統一輸出。在當前的動力耦合裝置中，電力集成裝置是其中的一類，它的特點是使用效率高、方便、但成本相對較高，且由于技術問題，其可靠性難以保證。在常見的耦合裝置中，以機械式動力耦合為主，常見的耦合機構有行星齒輪機構、逆向差速機構、逆向分動機構等。設計中，考慮將來自人體的動力兩兩集成，通過3個相同的小單元，將來自4個人的動力耦合輸出，充分考慮各種機構的特點和設計需求，本次設計采用逆向差速機構對人體動力進行集成，設計一種基于多動力源的傳動機構，它克服了傳統汽車傳動機構不能同時接收多個動力源的弊端，其采用的技術方案如圖2所示。
如圖2所示的動力耦合單元，它的作用是耦合兩個動力，并進行統一的輸出。其工作原理為：來自左側軸1和右側軸8的旋轉運動，通過機械連接，將圖示軸1與左側半軸齒輪2、軸8與右側半軸齒輪7剛性連接，使半軸齒輪2和7沿軸1和8旋轉運動。半軸齒輪的轉動使行星齒輪5產生運動，當來自左側輸入軸1的轉速n1與來自右側輸入軸8的轉速n2相等時，行星齒輪5僅圍繞軸1（或軸8）公轉；當來自左側輸入軸1的轉速n1與來自右側輸入軸8的轉速n2不等時，行星齒輪5既圍繞軸1（或軸8）公轉，又沿著行星輪本身軸線方向自轉。行星輪的公轉使行星架繞軸1（或軸8）旋轉，而行星架的兩端固接與差速器殼體，帶動殼體繞軸1（或軸8）做圓周運動，殼體上鑄有一錐齒輪，通過外接一個圓錐齒輪與殼體上的錐齒輪嚙合，將動力由動力耦合輸出軸輸出。
設計小車包含4個人體動力源，通過上述動力耦合單元可以將兩個人體動力耦合，以此類推，通過同樣的動力耦合單元可將另外兩個人體動力耦合集成并經過一動力輸出軸輸出，如此4個動力源便即成為兩個。同樣的思想，將經過一級耦合的動力源再次耦合，最終耦合為單一動力源，進行輸出。具體實施情況如下：
如圖3所示，來自4個人體的不同動力源n1、n2、n3、n4經過第1集合單元和第2集合單元的一級耦合變為兩個動力源，再經過總成單元進行的二級耦合，將第一集合單元的輸出和第二集合單元的輸出耦合為系統唯一輸出。從而實現了對4個不同人體動力源的耦合。
3. 耦合變速系統的設計
耦合變速機構是微型清潔觀光車的關鍵，一方面，它要對來自動力電機的動力和來自人體動力耦合系統動力的一個集成與耦合；另一方面，它還要實現對來自動力電機高速旋轉運動的減速。所以完成的耦合變速系統需要具有動力耦合和變速的功能。設計考慮到如何高效而平順的耦合來自電機的高轉速和來自人體動力耦合系統的低轉速，摒棄了人體動力耦合系統中的使用錐齒耦合的方法，借鑒現代混合動力汽車動力耦合系統的設計思路，采用行星齒輪機構融入設計，具體實施和設計方案如圖4所示。
工作原理：如圖4所示的耦合變速系統，鑒于系統較為復雜，可將其劃分為3個單元，即圖示中紅色方框圈出的3個單元，1-動力耦合單元、2-變速單元、3-差速單元。
動力耦合單元1，單獨或同時接受來自驅動電機或人體動力耦合系統的動力，將其直接或耦合集成后輸入變速單元，其具體工作形式如下：來自驅動電機（或人體動力耦合系統）的動力驅動驅動電機輸入軸1（或人體動力耦合系統輸入軸6）轉動，動力經太陽輪3（或5）傳至大齒圈4，大齒圈外側殼體固接動力輸出齒輪8，進而將動力輸出。
變速單元2，其作用是接受來自動力耦合單元1的動力，經變速單元變速（減速或直接輸出）輸出給差速器單元。其具體工作模式為：當只有驅動電機提供動力（或驅動電機人體動力耦合系統并行運行）時，由于輸出轉速較快，變速器的低速級與差速器的殼體齒輪嚙合，將動力輸送給差速器，實現減速增扭，驅動汽車行駛；當只有人體動力耦合系統運行時，變速器將切換至直接檔，驅動汽車行駛。
結語
本文從實際出發，根據設計需求和現代汽車設計理念，提出了微型清潔觀光車動力系統模型的總體方案，根據提出的方案，本文對人體動力耦合系統和耦合變速系統進行了簡單地設計，提出了兩個不同的動力耦合方式，為后續相關設計者提供相關思路。
參考文獻
【關鍵詞】微型汽車；動力系統；改裝
0 引言
微型純電動汽車具有無污染、低噪聲、小體積、低速度和易駕駛等優點，是解決能源危機和環境污染的重要途徑，已成為當今研究的熱點[1]。它能夠穿梭于城市的各種道路，最高時速一般為 50km/h，因此微型純電動汽車作為代步或教學工具是相當合適的，不僅適合上班族的快速交通需要，也能為普通人短距離慢速交通提供方便。它的總體開發主要有兩種方式，即改裝和全新設計，但由于技術上的制約，我國對微型電動汽車的研究絕大多數建立在改裝車的基礎上，并且對電動汽車改裝方面的研究還不夠深入，有些文獻只是從理論上分析，沒有路面試驗，因此，本文在介紹電動汽車改裝理論的基礎上，進行了將大眾桑塔納轎車改裝為純電動轎車的工作，并對改裝車進行了路面性能試驗。
1 微型電動汽車的發展現狀
微型純電動汽車已成為國外市場、商業化的輕型純電動汽車新品種。在日本，微型電動汽車享有不用年檢、不用車位證，還有停車優惠的政策，并且日本有一些企業和社區內還設置了微型純電動車的停放站，一般會停放著二三十輛微型純電動汽車，使用者打卡就能夠開走車，用完汽車后放回停放站車子就可以充電，因此擁有不錯的市場。在美國，微型純電動汽車電機額定功率一般為3-7.5kw，最高速度為60km/h，續駛里程為50-80km，只能用作城市內街道和社區交通、高爾夫球場和特殊場合，不能上高速公路[2]；在歐洲，純電動汽車經過十幾年的發展，已經在歐洲各國尤其是在政府部門當中擁有大量的用戶。但商業化進程緩慢，原因是沒有成功地解決續駛里程問題，而且各大汽車廠商發展電動汽車的熱情明顯不如日本和美國，其注意力更多地轉向了其它新能源車的開發和發展。
我國電動汽車的研發也有一定的歷史，基本與國外處于同一起跑線。“十五”期間，國家設立“電動汽車重大科技專項”，目的就是通過組織企業、高等院校和科研院所等方面力量進行聯合攻關從而維護我國能源安全、改善大氣環境、提高汽車工業競爭力。中國加人WTO后，國內企業將面對開放市場和經濟全球化的壓力和沖擊，中國汽車工業更是面臨嚴峻挑戰，要在電動汽車產品上與國外開展競爭，就必須通過技術創新和組織管理創新，以高新技術帶動傳統汽車工業，在新一代汽車技術上取得突破， 實現我國工業的跨越式發展[6，7，8]。目前，我國的部分高校、汽車研究所以及生產企業正在聯合開發充電電池和純電動汽車，已取得了一些成果。根據國情，我國企業還開發了各種形式的微型純電動汽車，如“Micro 哈里”，它是由清華大學與清能華通共同研發，采用了自主研發的新型四輪智能驅動技術和高性能鋰離子動力蓄電池，百公里能耗低，續駛里程大于120km，最高車速 65km/h。2010年7月，清華大學、常州市政府及潤物控股有限公司簽訂協議，在常州共建微型純電動汽車試運行示范基地，以推動微型純電動汽車的產業化發展。
2 改裝電動車的總體方案
設計中將原有大眾桑塔納汽車的發動機系統、傳動系統、電器及控制系統、儀表板及相關附屬件拆除，保留變速箱、行走、轉向和制動系統。為減輕車重，將車殼去掉，改敞蓬。電動汽車總體布置如圖1所示。
圖1 電動汽車總體布置圖
圖1 為微型純電動汽車的總體布置圖，從圖中可以看出，微型純電動汽車的動力系統主要由電氣系統和機械傳動系統兩部分組成，其中電氣系統主要由蓄電池組、電動機及其控制器組成；機械傳動系統主要是由變速傳動裝置以及驅動車輪構成。動力系統的控制器可以根據制動踏板和加速踏板輸入的信號，發出相應的控制指令來控制功率轉換器。功率轉換器的功能是調節電動機和電源之間的功率流，控制功率電路的功率輸出，實時控制驅動電機的轉速和轉矩，然后電機輸出的動力再通過變速器傳動裝置，驅動車輪按駕駛員要求行駛[3]，因此選電動機及控制系統是設計的關鍵。
3 微型電動汽車動力系統的設計
3.1 電動汽車電動機的選擇
本次設計選用了三種類型的電動機，即有刷直流電動機、開關磁阻電動機和永磁無刷直流電動機。
（1）有刷直流電動機。其優點是控制簡單、技術成熟，但其過載能力與轉速提升能力不足。如長時間運行，要經常維護，更換電刷和換向器，而且轉子散熱條件差，限制了電機轉矩質量比的進一步提高。由于上述缺陷，在新研制的電動汽車上已不采用。
（2）開關磁阻電動機。其結構上省去了轉子上的滑環、繞組和永磁體等，是一種新型電動機。具有維修容易，可靠性好，易冷卻，調速范圍寬，控制靈活等特點，而且效率比交流感應電動機高，但由于其具有較高的非線性特性，驅動系統復雜，輸出轉矩波動大，功率變換器的直流電流波動也大，因此需要在直流母線上需裝一很大的濾波電容，不符合本文汽車改裝方案的設計要求。
（3）永磁無刷直流電動機。由于利用了電子換相器取代了傳統的機械電刷和機械換相器，因此結構簡單、無機械磨損、運行可靠。同時還具有調速精度高、高效率、高啟動轉矩等優點[4]，是一種高性能的電動機，而且永磁無刷直流電動機無換向火花和無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便，具有更高的能量密度和效率，在電動汽車中有很好的應用前景。
經過上述三種電動機優缺點的比較以及性能的分析，采用永磁無刷直流電動機作為本次電動汽車改裝的動力機較合適。
3.2 電動汽車用電動機的參數選擇
（1）電動機的額定功率
由于改裝用于研究或代步工具使用，設計時速為最高40公里/小時，電機的額定功率，公式為：
根據上述設計計算的電動機的額定功率和額定轉速，選擇額定電壓96伏，額定功率5kW，額定轉速為3000r/min的永磁直流無刷電動機較為合適。
3.3 對電池的選擇
本次設計選用鉛酸電池，其可靠性高、原料易得、價格便宜，是電動汽車儲能動力源中較為成熟的一種，而且它的比功率基本上能滿足電動汽車加速和爬坡要求。電池容量的選擇主要考慮最大輸出功率和輸出能量，其中電池單節容量為150A?h，電壓為12V，尺寸為300×170 ×210mm，電池數目為8節，以保證電動汽車的動力性和續駛里程。
4 結論與展望
我們對改裝后的微型純電動汽車進行了路面行駛試驗，其最大行駛里程45km，最大爬坡度15%，最大速度大于25km/h，可作日常代步或教學工具。本次改裝試驗說明利用普通汽油車改微型純電動汽車方案可行，稍加改進就可應用于人們的日常需求，實現日常代步，同時也減少了廢氣污染，減輕了能源危機。
但本文的方案設計還有許多需要改進的地方，如動力系統系統，它是微型純電動汽車的關鍵系統，關乎微型純電動汽車整車的動力性能，詳細敘述如下：
（1）本文只對動力系統的主要部件電動機、蓄電池和改裝車整體結構選型進行了設計分析，沒有涉及到動力系統的具體部件及電路方面的設計分析，對動力系統的具體部件和電路加以設計分析是后續研究工作的重點。
（2）在微型電動汽車改裝過程中，由于受原車結構及蓄電池性能的影響，電動汽車的整車動力性能仍存在缺陷，以后的工作中應繼續對整車結構和蓄電池的布置進行優化，提高整車的動力性能。
（3）本文對微型純電動汽車動力系統只是進行了初步布置設計，對動力系統在整車上進行詳細的布置設計，并建模型分析動力系統布置對車架受力的影響，以及對整車舒適性的影響將是下一步應該進行的工作。
【參考文獻】
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水力發電已經成為可再生能源產業的一大關鍵詞。雖然這可能成為未來可持續發展電力的主要來源，但已經對即將問世的體積更小的水動力小器具、水能電池甚至于汽車所能產生的積極影響也不可小覷。以下就是13種利用水作為動力的新發明。
007式水動力飛行背包
007式水動力飛行背包名為JetLev-Flyer，是由德國企業家赫爾曼?拉姆克(Hermann Ramke)發明的。使用時，一個漂浮在水面的抽水泵由一臺150馬力的四沖程發動機提供能量，抽水泵可通過一條1 40英尺(約合42米)的軟管向飛行背包上的一對噴嘴供水。借助于水流噴射產生的動力，佩戴者可向前平穩飛行并按照自己的要求進行控制。
Bedol水動力鬧鐘
有了Bedol水動力鬧鐘，你便可以將它帶到任何地方而不必擔心那里是否有電源可供使用。讓這款水動力鬧鐘走上工作崗位的方式非常簡單，只需在床頭柜上放上一杯水即可。
水能電池
日本水能電池NOPoPo堪稱一個絕好的創意，更是無污染供電的一大典范；任何液體都可充當它們的動力之源，甚至包括尿液在內。NoPOPo并不能永遠保持“上崗”狀態，其充電次數大約在3到5次。
愛爾蘭水能街燈
在愛爾蘭多尼戈爾郡，當地居民很快便可以看到利用水而不是電或煤氣提供能量的街燈。工作時，水流將帶動一個100瓦特的渦輪，為每一個30瓦特的水能LED(發光二級管)燈充電。
水能計算器
下一次在泳池暢游時，如果你突然想做一些計算工作，你大可不必走出泳池，到處找計算器，原因就是有了水能計算器。使用時，用戶只需將它泡在水里即可，只要有水流接觸到計算器上的燃料電池，鋅正極和負極間發生的化學反應便可產生電流，進而為計算器供電。最為奇妙的是，只需提供一點水動力，水能計算器便可工作一個月之久。
納米技術水滴智力玩具
和水玩上幾個小時也需要高科技嗎?答案是需要的。這款采用納米技術的水滴智力玩具擁有超強的防水性，玩家可以放心地移動小水滴穿過迷宮。
水能汽車
對于水能汽車是否具有可行性，人們一直在激烈討論。日本一家公司決定用實際行動，讓愛唱反調的人閉上嘴巴，這家公司就是水能汽車開發商Genepaxo目前，GeneDax研制出一款水能汽車原型，一公升水可讓其以80公里的時速行使一小時左右。
迷你型水力渦輪發電機
迷你型水力渦輪發電機的創意出自韓國設計師金宇漢(Jin Woo Han)的天才腦袋。使用時，用戶可將其加裝在自來水管上，利用“捕獲”水龍頭內的免費能量帶動一個微型發電機。理論上說，這臺迷你型發電機產生的電量足以滿足一個電動牙刷或剃須刀的用電需求。
水能手機
乍聽起來，水能手機似乎是在遙遠的未來才有的先進設備，而實際上，我們最早可在2010年就擁有一部水能手機。目前，韓國三星公司已成功研制出一款微型燃料電池以及由只靠水提供動力的氫發電機。工作時，水和手機內的金屬發生反應產生氫氣，氫氣又與空間中的氧氣發生反應產生電流。每塊微型燃料電池最高可產生3瓦特電量，這些電量最長可讓一部小型手機續航10個小時。
【關鍵詞】伺服電動機；單片機 ；LCD；實時顯示
引言
伺服電動機又稱為執行電動機，在自動控制系統中作為執行元件， 它將輸入的電壓信號變換成轉軸的角位移或角速度輸出。輸入的電壓信號又稱為控制信號或電壓信號。改變控制電壓可以變更伺服電動機的轉速及轉向。
為了滿足生產過程中自動控制系統的各種不同控制要求，對直流電機也提出了更高的標準，改變電樞回路電阻調速和變電壓調速等技術已經遠遠不能滿足現代控制技術的要求，PWM方式控制直流伺服電機調速的方法應運而生。
該設計準備用單片機設計一個控制系統，使得伺服電機的轉速的可以直觀的顯示出來，使得調節伺服電機轉速以達到控制要求的工作變得更簡潔。
1.直流伺服電動機控制系統的方案設計
如圖，設計主要由三部分構成：信號源部分、控制核心部分，LCD顯示部分等。
信號源部分：通過切換相應的開關給電機控制器提供模擬電壓源或是PWM信號。
控制核心部分：該部分是負責發出控制信號，對各種信息做出快速、準確的反應，處理外部隨時變化的信號。
LCD顯示部分：該部分顯示由單片機通過對電壓信號處理過后產生的相應的轉速數據。
2.電機驅動調速的實現
SERIE―2224―012SR型直流微型電機的控制是通過控制MCD2805控制器來實現的。MCDC2805控制器與上述直流微型電機組合主要有步進模式、速度模式、PWM模式等控制模式。本設計決定采用速度模式和PWM模式。
2.1 控制器內部設置
正如上述驅動器MCDC2805的介紹那樣，其內部設置通過RS―232根據實際需要進行設置的，程序已設置，主要的技術參數具體如下：
3. CPU控制模塊的實現
前面已經提到，核心控制器采用的是ATMEL公司的推出的Atmega 48單片機，其主要特點如下：
高速度和低功耗，具有SLEEP（休眠）功能。
具有（吸入電流）10-20mA或40mA（單一輸出）大電流。可直接驅動SSR，內置Watch Dog 電路。
程序寫入器件可并行寫入，也可串行在線下載（ISP）擦寫。
單片機內置模擬比較器，具有較高精度的6路10 位A/D轉換器 （ PDIP 封裝）。
五種休眠模式：空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式和Standby 模式
具有內部RC振蕩器，無需外加晶振即可工作。
計數器/定時器：有2個8位和一個16位定時/計數器，可做比較器、計數器外部中斷和PWM用于控制輸出（此功能應用在本系統中）
4.PWM模式
本設計控制電機要求控制核心發出不同占空比的脈沖來實現調速，故采用相位可調PWM模式，具體為16種模式中的第10種。T/C1工作在相位可調PWM 模式（WGM13：0 = 1、2、3、10、11） 可以獲得高精度的、相位可調的PWM波形。
計數上限值（TOP值）決定著PWM波的周期；輸出比較匹配寄存器中的值（即OCR1A/OCR1B值）決定著PWM波的占空比。
Rpcpwm=log2（TOP+1）
相位可調PWM模式中，輸出的PWM波形的頻率輸出由下式確定，式中N的取值為1、8、64、256或1024。
通過設置比較寄存器OC1A/OC1B的值，可以獲得不同占空比的脈沖波形。OC1A/OC1B的一些特殊值，會產生極端的PWM波形。當OC1A/OC1B的設置值與0x0000相近時，會產生窄脈沖序列。
5.模數轉換器
ATmega48有一個6 路10位精度的逐次逼近型ADC，0.5 LSB 的非線性度，± 2LSB 的絕對精度， 65 - 260 ?s 的轉換時間，最高分辨率時采樣率高達15 kSPS，具有連續轉換或單次轉換模式，可選的向左調整ADC 讀數。ADC與一個8通道的模擬多路復用器連接，能對來自端口C的8 路單端輸入電壓進行采樣。單端電壓輸入以0V （GND） 為參考。ADC 包括一個采樣保持電路，以確保在轉換過程中輸入到ADC 的電壓保持恒定。
6.系統顯示模塊的實現
OCMJ 系列液晶顯示器致力于減輕編程負擔。用戶硬件接口采用 ASK/ANSWER 握手協議， ASK=1 表示 OCMJ 忙于內部處理，不能接收用戶命令；ASK=0 表示 OCMJ 空閑，等待接收用戶命令。發送用戶命令到 OCMJ可在 ASK=0 后的任意時刻開始，先把用戶命令的當前字節放到數據線上，接著發高電平ANSWER 脈沖把當前用戶命令字節鎖存到 OCMJ 中。然后判斷OCMJ模塊是否在忙于內部處理數據，（ASK=1？）如果ASK=1，那么把ANSWER拉低，等待下一次（ASK=0）再送下一個數據。采用 8 位并行數據格式。
經過前面的論述，本設計的整體框架已經搭建起來，首先是CPU控制核心接收外部模擬電壓控制信號，經過處理之后，一方面產生PWM控制信號給驅動器為電機調速，另一方面CPU通過模數轉換器將模擬電壓信號輸出給顯示模塊來展示速度等信息，以方便技術員更加及時準確的把握電機運行情況。
7.電機步進工作模式的研究
SERIE―2224系列微型伺服電機通過RS―232可以設置為步進電機工作模式，下邊主要對這種電機步進模式的控制，進行了初步的研究和試驗：
正如上述驅動器MCDC2805的介紹那樣，其內部設置通過RS―232根據實際需要進行設置的。
其中，電機轉速=脈沖頻率可見，電機轉速是由STW、STN和輸入的脈沖頻率共同決定的。（STW：指每發一個脈沖電機轉動的步數；STN：每一轉的總步數）
8.結論
本系統實現了通過單片機輸出PWM控制信號來給直流伺服電機調速的功能，是一種數字伺服控制系統；同時本系統還應用了模數轉換器，把模擬電壓控制信號處理后，在顯示屏上顯示出速度等信息，體現了人機交互的理念。以CPU為核心的數字控制系統的各個組成部分，通過CPU模塊的分析處理后，向電動機執行機構發出指令，完成整個任務。
參考文獻：
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關鍵詞：微型逆變器；無線并聯；阻抗研究
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.197
0 引言
為了實現逆變器并聯“即插即用”，基于下垂控制技術的無互聯線并聯結構成為逆變器并聯首選。目前學術界對微型逆變器采取功率均分的并聯技術研究相對較少，因此本文對微逆的無線并聯展開研究。首先給出微逆的拓撲結構，然后通過狀態空間平均法進行建模從而得到其輸出阻抗，進而對其輸出阻抗進行設計，從而減小由于線路阻抗和輸出阻抗差異對功率均分造成的影響。
1 微逆的拓撲結構及其建模與分析
如圖1所示，為系統拓撲結構，
由于Flyback電路中存在非線性器件變壓器，所以整個系統實際是一個很強的的非線性系統。為此，在一個開關周期Ts內，對微逆模型進行等效處理。
2 電壓電流雙環調節及輸出阻抗設計
由圖3可知，經虛擬阻抗校正后的等效輸出阻抗在工頻出不但依然呈現阻性，并且阻性有所加強，這樣更有利于減小由于線路阻抗和輸出阻抗差異而引起的對逆變器功率精確分配的影響。
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