便攜式移動(dòng)電源電能變換裝置的研制

1、便攜式移動(dòng)電源電能變換裝置的研制 1745年（乾隆十年），普魯士的克萊斯特利用導(dǎo)線將摩擦所起的電引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ?。?dāng)他用手觸及鐵釘時(shí)，受到猛烈的一擊?？赡苁窃谶@個(gè)發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)下，萊亞里士多德頓大學(xué)的馬森布羅克在1746年（乾隆十一年）發(fā)明了收集電荷的“萊頓瓶”。因?yàn)樗吹胶貌蝗菀资占碾妳s很容易地在空氣中逐漸消失，他想尋找一種保存電的方法。有一天，他用一支槍管懸在空中，用起電機(jī)與槍管連著，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個(gè)盛有水的玻璃瓶中，他讓一個(gè)助手一只手握著玻璃瓶，馬森布羅克在一旁使勁搖動(dòng)起電機(jī)。這時(shí)他的助手不小心將中另一只手與槍管碰上，他猛然感到一次強(qiáng)烈的電擊，喊了起來(lái)。馬森布羅克于是

2、與助手互換了一下，讓助手搖起電機(jī)，他自己一手拿水瓶子，另一只手去碰槍管。電池的歷史 1780年（乾隆四十五年），意大利解剖學(xué)家伽伐尼（Luigi Galvani）在做青蛙解剖時(shí)，兩手分別拿著不同的金屬器械，無(wú)意中同時(shí)碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到電流的刺激，而如果只用一種金屬器械去觸動(dòng)青蛙，就無(wú)此種反應(yīng)。伽伐尼認(rèn)為，出現(xiàn)這種現(xiàn)像是因?yàn)閯?dòng)物軀體內(nèi)部產(chǎn)生的一種電，他稱之為“生物電”。 伽伐尼的發(fā)現(xiàn)引起了物理學(xué)家們極大興趣的，他們競(jìng)相重復(fù)枷伐尼的實(shí)驗(yàn)，企圖找到一種產(chǎn)生電流的方鋰亞硫酰氯電池法，意大利物理學(xué)家伏特在多次實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為：伽伐尼的“生物電”之說(shuō)并不正確，青蛙的肌肉之所

3、以起作用。為了論證自己的觀點(diǎn)，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，金屬片之間就能夠產(chǎn)生電流。 1799年（嘉慶四年），伏特把一塊鋅板和一塊錫板浸在鹽水里，發(fā)現(xiàn)連接兩塊金屬的導(dǎo)線中有電流通過(guò)。于是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來(lái)。用手觸摸兩端時(shí)，會(huì)感到強(qiáng)烈的電流刺激。伏特用這種方法成功地制成了世界上第一個(gè)電池“伏特電堆”。這個(gè)“伏特電堆”實(shí)際上就是串聯(lián)的電池組。它成為早期電學(xué)實(shí)驗(yàn)，電報(bào)機(jī)的電力來(lái)源。 1836年（道光十六年），英國(guó)的丹尼爾對(duì)“伏特電堆”進(jìn)行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問(wèn)

4、題，制造出第一個(gè)不極化，能保持平衡電流的鋅銅電池此后，這些電池都存在電壓隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)而下降的問(wèn)題。 當(dāng)電池使用一段時(shí)間后電壓下降時(shí)，電池電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電，可以反復(fù)使用，所以稱它為“蓄電池”。然而，無(wú)論哪種電池都需在兩個(gè)金屬板之間灌裝液體，因此搬運(yùn)很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動(dòng)時(shí)很危險(xiǎn)。 也是在1860年（咸豐十年），法國(guó)的雷克蘭士（GeorgeLeclanche）還發(fā)明了世界廣受使用的電池（碳鋅電池）的前身。它的負(fù)極是鋅和汞的合金棒（鋅伏特原型電池的負(fù)極，經(jīng)證明是作為負(fù)極制作材料的最佳金屬之一），而它的正極是以一個(gè)多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混

5、合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負(fù)極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統(tǒng)被稱為“濕電池”。雷克蘭士制造的電池雖然簡(jiǎn)陋但卻便宜，所以一直到1880年（光緒 七年）才被改進(jìn)的“干電池”取代。負(fù)極被改進(jìn)成鋅罐（即電池的外殼），電解液變?yōu)楹隣疃且后w，基本上這就是現(xiàn)在我們所熟知的碳鋅電池。 1887年（光緒十三年），英國(guó)人赫勒森發(fā)明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會(huì)溢漏，便于攜帶，因此獲得了廣泛應(yīng)用。1890（光緒十六年）年Thomas Edison 發(fā)明可充電鐵鎳電池。 從能查到的文獻(xiàn)看，便攜式移動(dòng)電源都是將整流技術(shù)、逆變技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，使輸出電壓變?yōu)橛秒娫O(shè)備所需的

6、穩(wěn)定的單相交流電。便攜式移動(dòng)電源被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其市場(chǎng)前景遠(yuǎn)大，已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)多家廠商的注意。 國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠商有上柴、濰柴、康明斯、開(kāi)普動(dòng)力等。無(wú)錫開(kāi)普動(dòng)力有限公司生產(chǎn)的便攜式移動(dòng)電源便是國(guó)內(nèi)便攜式移動(dòng)電源中具有代表性的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組相比，開(kāi)普便攜式移動(dòng)電源的尺寸、重量都減小了將近 50%左右，這便徹底改變了發(fā)電設(shè)備在消費(fèi)者心目中的“大，笨，粗”的傳統(tǒng)形象。開(kāi)普便攜式移動(dòng)電源具有以下特點(diǎn)便攜式移動(dòng)電源電能變換裝置的研制 安靜、愜意。設(shè)計(jì)獨(dú)特的雙層降噪系統(tǒng)使得便攜式移動(dòng)電源的噪聲要比傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組低 3-9 分貝。它采用國(guó)際知名專業(yè)設(shè)計(jì)公司所設(shè)計(jì)的風(fēng)道，使得進(jìn)氣排氣更為通暢，噪聲和機(jī)

7、械振動(dòng)更小。 優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定。開(kāi)普便攜式移動(dòng)電源的關(guān)鍵部件是其內(nèi)置式微處理器，配合功能強(qiáng)大的模塊化設(shè)計(jì)，它會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的原始電力進(jìn)行處理、凈化，使得便攜式移動(dòng)電源組的電力輸出是非常潔凈和平穩(wěn)。特別適合對(duì)電壓電流波動(dòng)比較敏感的電氣設(shè)備和儀器，如：電腦、傳真機(jī)、打印機(jī)、通訊設(shè)備等。 綠色、環(huán)保。運(yùn)行時(shí)的排放和噪聲較小，這樣對(duì)環(huán)境的影響就非常小，符合嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，是一種很不錯(cuò)的環(huán)保型動(dòng)力。不論是用于人口密集的市區(qū)，還是在野外露營(yíng)，或是作為家用室內(nèi)的備用電源，開(kāi)普便攜式移動(dòng)電源組都是一個(gè)非常理想的選擇。 經(jīng)濟(jì)、節(jié)能。在正常使用情況下，開(kāi)普便攜式移動(dòng)電源油耗比普通機(jī)組要低 20%40%。機(jī)組配備智能節(jié)氣

8、門，可根據(jù)負(fù)載變化狀況來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，達(dá)到轉(zhuǎn)速與負(fù)載的最佳匹配。同時(shí)，也大大地延長(zhǎng)了整機(jī)的使用壽命。 開(kāi)普便攜式移動(dòng)電源開(kāi)普便攜式移動(dòng)電源 便攜式移動(dòng)電源國(guó)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外許多廠商都也對(duì)便攜式移動(dòng)電源做了大量的研究，如瑞典 VOLVO、美國(guó) 卡特皮勒、日本雅馬哈、本田等。 圖 1.2 雅馬哈便攜式移動(dòng)電源 三電平直流變換器研究現(xiàn)狀三電平直流變換器研究現(xiàn)狀 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電能變換裝置的要求越來(lái)越高，特別是對(duì)輸入功率因數(shù)的要求越來(lái)越高。如果采用功率因數(shù)校正變換器，那么其輸出電壓一般為760800V，有時(shí)甚至達(dá)到 1000V，這就要求提高直流變換器開(kāi)關(guān)管的耐壓值以及4電容的耐壓值，結(jié)合成

9、本等多方面的因素，就使得很難選擇合適的器件。為了克服這個(gè)問(wèn)題，巴西的 Pinheiro J R 和 Barbi I 教授在 IEEE 工業(yè)電子、控制、儀器和 自動(dòng)化(IECON)會(huì)議上提出了三電平直流變換器(Three-level Converters)的概念三電平直流變換器的發(fā)展是建立在三電平逆變器的基礎(chǔ)上的，在該變換器中，開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力是輸入直流電壓的一半。 三電平直流變換器不僅廣泛應(yīng)用在通信電源、功率因數(shù)校正等場(chǎng)合，還可以應(yīng)用于船舶、高速電氣鐵路、城市交通等高壓場(chǎng)合和低壓大電流等場(chǎng)合。將三電平直流變換器用于通信電源中，滿足了通信業(yè)對(duì)電源的高功率密度、高效率和高可靠性的要求。在船舶、高速鐵路和城市軌道交通等場(chǎng)合，供電電壓一般