车辆轨道振动能量压电发电方法及其系统的制作方法

专利名称：车辆轨道振动能量压电发电方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆轨道发电的方法及系统，特别是一种车辆轨道振动能量压电发电方法及其系统。
背景技术：
可用来发电的能源通常包括风力、水力、太阳能、核能和蒸汽能。随着对能量使用效率和保存的不断要求，人们花了很大的力气来开发那些没有用过的新能量源。人们已开发了一些系统和方法来利用车辆在行驶过程中它们的轮子带给路面或轨道的能量。
这些系统一般可分为机械系统、气压系统和液压系统。
典型的利用车辆行驶时向下的力来发电的机械系统包括齿轮机构和其他的运动部件。机械系统容易被驱使汽车向下的压力和复位时驱使其往上的压力磨损。如U.S.Pat.No.4,238,687，Martinez公开的一个系统。这个系统通过涡轮利用路上经过的汽车来发电。这个涡轮由与摇杆盘连接的弧形臂的下转运动驱动。摇杆盘安装在路面上。汽车通过它们时，这些摇杆盘被压向下。
典型的气压系统包括一个气压活塞。这个气压活塞由一个安装在路上用来转化汽车经过时的向下的力的作动器来驱动。如U.S.Pat.No.4,173,431，Smith公开了一个道路汽车作动的气压机和系统。这个系统用压缩的空气运转一个电力发生器发电。这个道路汽车作动压缩器包括一个被经过的汽车的轮胎的重量往下推的作动器。作动器驱动气缸的往复式活塞来压缩气缸中的空气。从汽缸中出来的压缩空气驱动一个电力发生器。
一些系统利用液压泵来吸收汽车经过时向下的力，并将其转化成有用的功，比如去驱动一个电力发生器。如U.S.Pat.No.4,004,422，Le Van公开了一个利用交通工具的重量来产生有用功的方法和装置。在道路或轨道里置入一些充满了液体的可变形的小室。这样，汽车通过时它的重量会引起其中的液体的位置变化。液体位置变化的势能不断的转化成机械能或电能。又如U.S.Pat.No.4,130,064，Bridwell公开了一个利用运动车辆的运动量和重量来产生便于利用的能量的系统。这个系统包括一个液体位移泵。这个泵也是置于道路里的一个活动板下或是在轨道之间的轨床中。利用这个泵可将汽车通过时的能量转化成便于利用的能量。
压电材料，作为一种理想的机电能量转换材料，具有很高的能量密度，其峰值能量密度可达100～10000kW/kg，这就使利用很小体积的压电装置产生相当功率的电能成为可能。压电电源的工作原理是基于正压电效应，压电材料是它们的核心工作物质。
20世纪60年代末，中国科学院上海硅酸盐所和上海精密医疗器材厂合作研究压电手提式X光机电源，成功地获得Umax＝60kV，Imax＝3mA的直流高压。
Charles G.Triplett申请的美国专利US.No.4504761，题目是“安装在车辆上的压电发生器”，公开了配置在车辆轮胎上的压电发生器，该装置利用车轮转动期间施加到轮胎上的压力产生电能。
金东局申请的中国发明专利CN 1202014A，题目是“具有连到振动源的压电元件的压电发生器及其制造方法”，公布了一种利用车辆发动机机械振动能产生电的压电发生器。该发明包括压电元件和存储压电元件产生的电能的电路。每个压电元件具有压电薄膜和压电薄膜的支持部件。把剩余压力施加到支持部件，以使压电元件向上弯曲。设置DC/AC转换器，把压电元件产生的直流电转换成交流电，设置变压器和二极管，防止从蓄电池放电。
以上例子表明利用压电材料的正压电效应制作各种类型的电源是可行的，它特别适用于各种移动设备的电源。这种电源的内阻抗是容性的，通过压电效应的转换，即使在静态和准静态条件下工作，也能转换K2.W机的电能(K是机电耦合系数，K2是衡量机电能量转换的能力)。目前有多种K≥0.7的压电材料已经研制成功并完成产业化，选择其中压电系数d33、g33高，机械强度高，反复加压后性能稳定，介电常数较大的材料，可作为较理想的发电工作物质。
由于压电材料即是介电体，又是弹性体，具有正、逆压电效应和一般弹性体性质，因而同时有电学和力学性质，其电行为与机械行为是相互耦合的。利用压电材料的这种机电耦合特性，将压电元件与包括电阻元件、电容元件、电感元件和开关器件等在内的电器元件组成的电路并联，可以组成完整的压电阻尼系统。通过选定和压电元件并联的不同电路形式，不同电器元件的组合形式和参数大小，可以设计出不同的可控压电阻尼形式，对结构系统的振动进行被动、半主动和主动-被动杂交的抑制和控制。
如将压电元件和电阻并联形成的压电阻尼系统，对结构的减振是通过焦耳热耗散能量来实现，被称为压电黏性阻尼技术。
又如将压电元件和电容并联形成的压电阻尼系统，可以改变压电元件的有效刚度，利用这种原理，可以研制具有机械动力吸振器性质的压电阻尼减振系统。
又如将压电元件和开关元件并联形成的转换型半主动压电阻尼系统，通过开关元件断开和闭合的转换，可以实现等效刚度的较大改变，从而控制振动能量在结构系统中的流向。
压电阻尼减振技术已在若干的体育运动用品中得到应用。例如，美国K2公司的设计者将压电材料嵌入进雪橇中，当雪橇因振动发生变形时，压电材料也随之发生变形，将振动能转化为电能；并使用电阻和压电材料并联形成压电阻尼系统，将这些能量以焦耳热的形式耗散。

发明内容
本发明的目的在于，提出一种车辆轨道振动能量压电发电的方法及系统，将压电装置置于车辆轨道减振层中，利用振动能量产生电能，并作为一种电力供应加以存储和利用。本发明提出的车辆轨道振动能量压电发电的方法及系统是一种收集耗散能量的新型发电方法及系统，提供了新的能量来源，具有显著的经济价值和社会价值。
另外，在利用振动能量压电发电的过程中，采用适当的控制方法，可以使本系统起到半主动减振的作用。这是本发明的又一目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术措施一种利用车辆轨道振动能量压电发电的方法，将压电装置置于车辆轨道减振层中，将车辆轨道振动能量转化成电能并作为电力供应加以存储或利用；该方法包括以下步骤a.在车辆轨道减振层中加入至少一个压电装置，用于接收车辆轨道减振层的振动能量，该压电装置中的压电材料作为工作介质，并利用正压电效应将振动能量转化成电能；b.将压电装置产生的电能送至一个电力变换装置中，由该电力变换装置对电能进行调整和变换；c.电力变换装置调整和变换后的电能由储能装置或最终用电负载接收，并对电能进行存储或利用。
本发明的方法的其它特点是，所述的电力变换装置包括控制模块和功率模块，由控制模块发出指令，功率模块接收并执行指令，对电能的产生、存储和利用加以控制。
所述的电力变换装置调整和变换后的电能由储能装置接收时，电力变换装置对储能装置的充电电压和电流进行控制。
所述的电力变换装置调整和变换后的电能由最终用电负载接收时，电力变换装置对最终用电负载的供电电压和电流进行控制。
所述的电力变换装置对电能的调整和变换包括以下步骤1)整流过程，将压电材料产生的交流电变为直流电；2)DC/DC变换过程，对步骤1)产生的直流电进行电压和电流变换。
所述的电力变换装置中含有以控制器为核心的控制模块，并安装检测车身运动的传感器，由控制器执行控制策略，在利用车辆轨道振动能量发电的同时，对车辆轨道振动和噪声进行半主动减振控制，实现显著的控制效果。
实现上述方法的车辆轨道的振动能量压电发电系统，其特征在于，该系统包括至少一个置于车辆轨道减振层中的压电装置，该压电装置与车辆轨道减振层串联，用于将振动能量转换为电能；一个电力变换装置，由功率模块和控制模块组成，功率模块用于调整和转换压电装置产生的电能，并将电能用于储能装置或最终用电负载；控制模块通过对功率模块的功率元件进行控制，使振动能量转化成电能，并为储能装置存储或最终用电负载利用；一个储能装置或最终用电负载，用于存储和利用电力变换装置调整后的电能；上述压电装置与电力变换装置连接，电力变换装置分别与储能装置或最终用电负载相连。
上述系统的其它特点是，所述压电装置插入在轨道弹性层和基础之间，或在弹性层中；压电装置包含有压电元件。
所述的压电元件可以由单片或多层压电薄片组成，包括积层式压电堆结构。
所述的压电元件为压电陶瓷或铁电性压电材料或压电复合材料。
所述压电装置与轨道垂向减振层串联；所述压电装置与轨道侧向减振层串联。
所述电力变换装置的功率模块包括全桥整流装置和DC/DC变换器，全桥整流装置和压电元件的电能输出端子相连，用于将压电元件产生的交流电转换成直流电；DC/DC变换器和全桥整流装置连接，用于调整全桥整流装置输出的电压和电流；功率开关器件在DC/DC变换器中，用来执行控制信号传达的指令。
所述电力变换装置的控制模块包括传感器、滤波电路、控制器和光电隔离电路；传感器置于压电装置、电力变换装置的功率模块上，用于获得微处理器所需的信号；控制器通过滤波电路与传感器相连，获得传感器得到的信号，并输出控制信号；控制信号经光电隔离电路，送至功率模块的功率开关器件的控制端。
所述轨道包括无碴轨道和有碴轨道；无碴轨道包括弹性支撑式轨道、枕式轨道、板式轨道、整体道床轨道；弹性支撑式轨道包括钢弹簧支撑浮置板式轨道、橡胶支撑浮置板式轨道、或目前公开的其它无碴轨道的一种。
本发明与现有技术相比，具有如下优点1)提供了新的能量来源，将以往未加以利用的车辆轨道振动能量加以利用；2)由于压电发电是一种介质发电方式，与采用普通发电机方式发电相比，具有结构简单，响应快，特别适合交变动力驱动方式。
3)由于压电材料具有很高的能量密度，因此压电装置体积小、重量轻，便于安装和对现有悬挂系统进行改造；4)本系统应用广泛，可用于多种车辆轨道；5)在利用振动能量压电发电的过程中，采用适当的控制方法，可以使本系统在发电同时起到半主动减振和降噪的作用。


图1是本发明的系统结构图；图2是本发明第一实施压例中压电装置的安装位置示意图；图3是第一实施例中压电装置的原理图；图4是第一实施例中电力变换装置中功率模块的电路原理图；图5是本发明电力变换装置的控制原理图；图6是本发明第二实施压例中压电装置的安装位置示意图；图7是第二实施例中电力变换装置中功率模块的电路原理图。
图8是本发明第三实施压例中压电装置的安装位置示意图；以下结合附图和发明人给出的实施例，对本发明作进一步的详细描述。
具体实施例方式
参见图1～7，依照本发明的技术方案，第一实施例的技术路线是对于钢弹簧支撑浮置板式轨道，在浮置板的支撑钢弹簧下面插入一个压电装置，该装置与弹簧串联，如图2所示。图2中由上之下各层依次为钢轨1，浮置板2，钢弹簧3，压电装置4和路基5。
图3给出了第一实施例中压电装置的结构。该装置由外活塞34、内活塞32、液压缸33和压电堆31组成。外活塞34和液压缸33受到轨道车辆振动的直接作用，外活塞34相对液压缸33移动产生压强变化，通过油液压强传递给了内活塞32。由于外活塞34和内活塞32存在一个面积比例，力被放大了一个比例系数。内活塞32上放置着压电堆31，被放大的振动力传递给了压电堆31，在压电堆31上产生一个应变。
根据压应力作用下的压电材料产生的电压和一次储能公式U＝Q/C(1)W=12QU---(2)]]>
可以看到一次受压储能的能力是跟压电材料受压后的电压的平方成正比的。压电材料产生电压的公式为U=g33tlWF---(3)]]>Q＝d33F (4)其中g33是压电纵向电压常数，l，W和t分别是压电材料的长、宽和厚度。从公式(3)可知，压电材料受应力产生的电压与其所受的力F成正比。振动力传递给了压电堆31，在压电堆31上产生一个应变。根据正压电效应原理，压电材料表面会产生电荷，从而形成公式(1)中的电势。由公式(3)，这个电压与压电材料的厚度t成正比。为了降低该电压，采用多层压电薄片制成的积层式压电堆。这种设计可以保证既可以提供足够体积的工作物质，又能使压电材料产生的电压不至于过高，便于电力变换装置对电能进行转换和回收。压电堆31采用压电陶瓷材料PZT，根据所选材料型号的不同，其机电耦合系数K33为0.7～0.92，具有较高的机电转换效率。对于车辆轨道所处的工况，采用上述压电装置，压电材料的能量密度较容易达到0.6kW/kg以上。
压电堆31也可以为单片式压电元件所代替；当压电元件产生的电压过高时，应先将所产生的电能经变压器处理降低电压，再与电力变换装置相连接。
电力变换装置包括功率模块和控制模块。图4给出了第一实施例中电力变换装置的功率模块的电路原理图。该电路由整流器和DC/DC变换器两大部分组成。整流器采用全桥整流电路，由4个二极管D1、D2、D3和D4构成。DC/DC变换器由电感L1、电容C、功率开关器件K1和续流二极管D5组成，实现按斩波方式工作的降压电路。功率开关器件K1采用IGBT IPM智能功率模块，模块内含有IGBT必需的驱动和保护电路。在第一实施例中，电力变换装置向储能装置充电，储能装置为铅酸蓄电池。
电力变换装置对电能的调整和变换包括以下步骤整流过程，将压电材料产生的交流电变为直流电；DC/DC变换过程，对整流过程产生的直流电进行电压和电流变换。
变压过程，当压电材料产生的电压过高时，先进行降压处理，将电压降低，为其后的整流过程做好准备。
图5给出了本发明电力变换装置的控制原理图，控制模块由电流电压传感器、滤波电路、微处理器和光电隔离电路组成。
电力变换装置的功率模块包括全桥整流装置和DC/DC变换器。全桥整流装置的输入端和压电元件的电能输出端子相连，用于将压电元件产生的交流电转换成直流电；DC/DC变换器和全桥整流装置连接，用于调整由全桥整流装置输出的电压和电流；功率开关器件在DC/DC变换器中，用来执行控制信号传达的指令。
微处理器采用TI公司DSP芯片TMS320LF2407。电压传感器采用电流型500V电压传感器，电流传感器采用电流型200A电流传感器。电流电压传感器用来采集DC/DC变换器输出端的电压和电流信号，经滤波电路处理，送至DSP的A/D端口进行数据采集，采集结果经DSP处理后，以PWM的形式输出控制信号。PWM信号经由光电隔离电路，送至功率开关器件的驱动电路，对功率管K1的开关状态进行控制。信号采集和控制周期为1ms；PWM调制频率范围为10kHz～20kHz。滤波器采用典型的由运算放大器搭建的滤波电路，光电隔离电路由光电耦合器实现。控制模块所需的各种电平由车载蓄电池经普通DC/DC开关电源提供。
所述储能装置或为各种蓄电池、超级电容和飞轮；最终用电负载可以为电阻性负载、电感性负载、电容性负载和它们的组合。
本发明的具体工作原理是
轨道列车运行过程中，由于浮置板振动的作用，放置在浮置板的支撑弹簧下面的压电装置不断受到变化的应力作用。数吨的应力被加载在压电装置中的压电元件上，在压电元件的两极产生了电荷和电压，根据设计，开路最高电压被限定在500V以下。当电压的绝对值高于整流器右侧的电容器C电压时，压电元件向电容C充电；否则，压电元件为开路。在电力变换装置中，控制模块通过对传感器信号的采样值，进行对PWM信号占空比的调节。当占空比增大，功率管导通时间增长，即充电时间增长，电容C的端点压下降，压电元件向电容C充电的导通电压降低；当占空比减小，功率管导通时间减少，即充电时间减少，电容C的端点压上升，压电元件向电容C充电的导通电压升高。通过PI控制算法，可以让电池两端的充电电压维持在某一设定值，而该设定值可以通过试验或自适应算法加以设定。设定该值的原则是使更多的振动能量转化为电能。电感L1和D5可以在功率管K1断开时和蓄电池构成续流回路，继续向电池充电。通过传感器对蓄电池充电电压和充电电流进行的检测，当蓄电池已充满时，控制器停止对蓄电池进行充电。
下面给出第二实施例，用以说明系统在实现振动能量发电的同时，还对车体的振动和噪声进行半主动控制。第二实施例是和第一实施例的区别在于，压电装置安装于橡胶块支撑浮置板式轨道，安装位置如图6所示。图6中由上之下各层依次为钢轨1，浮置板2，橡胶块支撑63，压电层64和路基5。在一些应用中，当压电层64具有足够的减振效果时，橡胶块支撑63可以省去。
第二实施例中压电装置为压电层64，由多层压电复合材料直接构成，各层间为并联，并在其中置入检测浮置板运动速度的速度传感器；电力变换装置的功率模块采用图7所示的原理图，同时采用了在发电同时实施半主动减振的控制策略。
以1-0-3型压电复合材料为例，在上述的工况下，较容易实现1kW/kg以上的能量密度。
图7给出了第二实施例中电力变换装置的电路原理图。它和图5的区别在于增加了一个受DSP芯片控制的IGBT IPM智能功率模块K2，它被置于全桥整流电路的正输出端和电容C的正极之间。
下面分析电路的工作原理。电路的控制系统根据速度传感器信号判断浮置板的运动速度。当速度为向上时，控制器给出控制信号，使功率器件K1断开，K2导通，并且当压电元件产生的电压绝对值也高于电容C两端的电压时，整流器导通，压电元件的等效刚度减少，减缓浮置板的向上运动，压电元件向电容C充电；当速度为向下时，控制器给出控制信号，使功率器件K2断开，压电元件的等效刚度增大，抑制浮置板的向下运动，压电元件的变形能由机械刚度和压电电容存储，同时K1由PWM波控制，按一定的占空比，电容C对蓄电池进行充电。通过对K1占空比的调节，可使蓄电池获得合理的充电电压和充电时间。从上面论述可以看出，电容C充电过程和蓄电池充电过程在时间上交替进行，电容C充电过程对应于浮置板向上运动过程，蓄电池充电过程对应于浮置板向下运动过程。同时，由于压电元件产生的电压远高于蓄电池的电压，所以整个系统的死区很小，保证系统具有较高的发电和减振降噪效率。
下面给出第三实施例，与前两个实施例不同，第三实施例用以说明如何在有碴轨道中置入压电装置，安装位置如图8所示。图8中由上之下各层依次为钢轨1，轨下压电层82，压电水泥轨枕83，道碴道床84和路基5。在一些应用中，轨下压电层82和压电水泥轨枕83可以单独使用。
第三实施例中的压电装置包括轨下压电层82和压电水泥轨枕83。轨下压电层82采用压电复合材料制成；压电水泥轨枕采用压电水泥材料制成，制备完成后，进行极化和表面绝缘处理，引出电极。所有压电装置通过其上的电极和电力变换装置连接。第三实施例中的的压电装置可采用第一或第二实施例所示方式与电力变换装置相连接。
虽然已经参照以上三个实施例讨论了用于车轨振动能量压电发电系统，但应理解，车轨振动能量压电发电系统的构造细节和各部件与元件的配置不限于实施例中所述情形，因而在不背离本发明的技术原理的原则下，可作出各种改变和变形。
如第一实施例中也可采用第二实施例中电力变换装置的功率模块的电路和相应的控制方法；如第二实施例中也可采用第一实施例中电力变换装置的功率模块的电路和相应的控制方法。
如电力变换装置的功率模块包括整流装置，DC/DC变换器和相关接口电路和必要的变压装置。
如电力变换装置的功率器件采用各种广泛使用的器件，包括但不限于功率晶体管GTR、金属-氧化物-半导体型场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT和门极关断晶闸管GTO。
如控制器采用模拟控制器、数字控制器和模拟数字混合控制器，模拟控制器包括分立元件构成的模拟控制器或可编程模拟器件构成的控制器，数字控制器包括微处理器、单片机、DSP、CPLD和FPGA其中的一种；如传感器采用电压传感器或电流传感器或机械传感器。
如储能装置为各种蓄电池、超级电容和飞轮。
如最终用电负载为电阻性负载或电感性负载或电容性负载或它们的组合。
虽然已经展示并描述了本实施例的压电式振动能量变换系统，其中，压电装置与浮置板的支撑弹簧和橡胶片串联，用于将振动能量转换为电能，但应理解，利用压电效应来实现能量的回收，压电装置的安装可不限于与弹簧、橡胶片串联。压电装置也可安装于浮置板弹簧系统或浮置板橡胶系统的其它位置，并以串联或并联方式与浮置板弹簧系统或浮置板橡胶系统或其部件进行连接。
上述实施例中所述的轨道，还包括有碴轨道或无碴轨道；其中无碴轨道包括弹性支撑式轨道、枕式轨道、板式轨道、整体道床轨道以及目前公开的其它无碴轨道；要实现本发明的发电方法，只需在上述轨道的钢轨下方直接加入压电层，即可得到轨道振动能量。
虽然以上文已参照特定的实施例和本发明的例子描述了本发明，但本发明不限于以上所描述的实施例。按照本发明的技术原理，本领域普通技术人员按照上述技术原理对上述实施例进行修改和变形均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种利用车辆轨道振动能量压电发电的方法，其特征在于，将压电装置置于轨道减振层中，利用振动能量产生电能，并作为一种电力供应加以存储和利用。
2.如权利要求1所述的利用车辆轨道振动能量压电发电的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤a.在轨道减振层中加入至少一个压电装置，用于吸收轨道减振层中的振动能量，该压电装置中的压电材料作为工作介质，在压电效应作用下将振动能量转化成电能；b.将压电装置产生的电能送至一个电力变换装置中，由该电力变换装置对电能进行调整和变换；c.电力变换装置调整和变换后的电能供给储能装置或最终用电负载，进行电能的存储或利用。
3.如权利要求2所述的利用车辆轨道振动能量压电发电的方法，其特征在于，所述的电力变换装置调整和变换后的电能由储能装置接收时，电力变换装置对储能装置的充电电压和电流进行控制；所述的电力变换装置调整和变换后的电能由最终用电负载接收时，电力变换装置对最终用电负载的供电电压和电流进行控制。
4.如权利要求2所述的利用车辆轨道振动能量压电发电的方法，其特征在于，所述的电力变换装置对电能的调整和变换包括以下步骤1)整流过程，将压电材料产生的交流电变为直流电；2)DC/DC变换过程，对步骤1)产生的直流电进行电压和电流变换。
5.如权利要求2所述的利用车辆轨道振动能量压电发电的方法，其特征在于，所述的电力变换装置中含有以控制器为核心的控制模块，并安装检测轨道振动的传感器，由控制器执行控制策略，在利用轨道振动能量发电的同时，对轨道振动进行半主动减振和降噪控制。
6.一种车辆轨道振动能量压电发电系统，其特征在于，该系统包括至少一个置于轨道减振层中的压电装置，该压电装置与轨道减振层的弹簧串联，用于将振动能量转换为电能；一个电力变换装置，由功率模块和控制模块组成，功率模块用于调整和转换压电装置产生的电能，并将电能用于储能装置或最终用电负载；控制模块通过对功率模块的功率元件进行控制，使振动能量转化成电能，并为储能装置存储或最终用电负载利用；至少一个储能装置或最终用电负载，用于存储和利用电力变换装置调整后的电能；上述压电装置与电力变换装置连接，电力变换装置分别与储能装置或最终用电负载相连。
7.如权利要求6中所述的车辆轨道振动能量压电发电系统，其特征在于所述压电装置插入在轨道弹性层和基础之间，或在弹性层中；压电装置包含有压电元件；所述的压电元件由单片或多层压电薄片组成，包括积层式压电堆结构。
8.如权利要求6所述的车辆轨道振动能量压电发电系统，其特征在于，所述压电装置与轨道垂向减振层串联；所述压电装置与轨道侧向减振层串联。
9.如权利要求7或8所述的车辆轨道振动能量压电发电系统，其特征在于所述的压电装置中的压电元件包括压电陶瓷，铁电性压电材料，压电聚合物和压电复合材料其中之一或其组合。
10.如权利要求6所述的车辆振动能量压电发电系统，其特征在于，所述电力变换装置的功率模块包括全桥整流装置和DC/DC变换器，全桥整流装置和压电元件的电能输出端子相连，用于将压电元件产生的交流电转换成直流电；DC/DC变换器和全桥整流装置连接，用于调整脉全桥整流装置输出的电压和电流；功率开关器件在DC/DC变换器中，用来执行控制信号传达的指令。
11.如权利要求6所述的车辆轨道振动能量压电发电系统，其特征在于，所述电力变换装置的控制模块包括传感器、滤波电路、控制器和光电隔离电路；传感器置于压电装置和电力变换装置的功率模块上，用于获得控制器所需的信号；控制器通过滤波电路与传感器相连，获得传感器得到的信号，并输出控制信号；控制信号经光电隔离电路，送至功率模块的功率开关器件的控制端。
12.如权利要求6所述的车辆轨道振动能量压电发电系统，其特征在于，所述轨道包括有碴轨道或无碴轨道；上述无碴轨道包括弹性支撑式轨道、枕式轨道、板式轨道、整体道床轨道以及目前公开的其它无碴轨道的一种；上述弹性支撑式轨道是钢弹簧支撑浮置板式轨道或橡胶支撑浮置板式轨道。
全文摘要
本发明公开了一种利用车辆轨道振动能量压电发电的方法及其系统，将压电装置置于轨道减振层中，利用振动能量产生电能，并作为电力供应加以存储和利用。该系统包括至少一个置于轨道减振层中的压电装置，用于将振动能量转换为电能；一个电力变换装置，用于调整和转换压电装置产生的电能，并将电能用于储能装置；一个储能装置，用于存储电力变换装置调整后的电能；上述压电装置与电力变换装置连接，电力变换装置与储能装置连接。本发明将车辆轨道振动能量加以利用，具有显著经济价值和社会价值。本发明还具有半主动减振和降噪的作用。
文档编号H02J7/00GK1610210SQ20041007330
公开日2005年4月27日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者曹秉刚, 左贺, 王丽, 张政 申请人:西安交通大学