基于風光互補自發電的無線耳機

王海均，曾良才，周疆豪武漢科技大學機械學院

基于風光互補自發電的無線耳機

王海均，曾良才，周疆豪武漢科技大學機械學院

此新型無線耳機帶有光電池板和風力發電機裝置，基于風光互補實現自我供電。耳機由耳機本體、光電池板、三葉片風車、微型發電機、伸縮桿、開關組成。通過三葉片風車和電池板實現將風能和光能轉化為耳機的電能，從而使微型發電機完成兩種能量的利用，達到風光互補發電的目的，既高效又經濟。

風光互補；自發電；無線耳機

引言

隨著通信技術的發展，無線耳機在生活中隨處可見。而現有的無線耳機在使用過程中，難免出現電量不足而不能繼續使用的情況，這給人們的使用帶來了不便，因此一種適合用于耳機并且易于和耳機結合的發電系統值得研究。

1 研究背景

傳統無線耳機電量不足的情況時常出現，不能滿足人們較高的需求。

風能和太陽能是目前最清潔、最環保、用之不竭的能源，采用太陽能光伏發電和風力發電是利用可再生清潔能源的重點[1]。而太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性，這使風光互補發電系統在資源具有良好的匹配性[2]。

據統計，在lOm高度風能儲量為3.2TW，可利用的超過1.OTW[3]，太陽能資源較豐富地區達到了國土面積的67%，可利用年平均日照小時達到2000h以上，年日照強度達6*109MJ/m2，相當于1.7* 1012標準煤[4]。

因此可以利用現有豐富的風能與光能應用于無線耳機,實現自我供電。

2 發明內容

此新型耳機由耳機本體、光電池板、三葉片風車、微型發電機、伸縮桿、開關組成。所述的耳機本體內置有充電電源和無線傳輸系統，耳機本體兩側各設有一個光電池板，光電池板能接受太陽光照射將光轉化為電能存儲到充電電源中；所述的三葉片風車有兩個，分別在下方與微型發電機相連，將產生電能存儲到充電電源中；所述的伸縮桿上端與微型發電機相連，伸縮桿可以伸出或縮短；所述的開關用于控制無線傳輸系統的開啟或關閉。

風光互補發電原理：

風光互補發電系統總體結構如圖1所示，系統主要由電能產生環節、電能變換控制環節和電能存儲消耗環節三部分組成。

圖1 風光互補發電系統結構圖

2.1 電能產生環節

電能產生環節包括風力和太陽能兩部分發電。前者可通過三葉扇獲取風能轉化為電能；后者通過光電池板獲取光能轉化為電能。

2.2 電能變換控制環節[5]

電能變換控制環節由DC/DC變換器、主控制電路等部分構成，是發電系統的核心環節。

微型發電機輸出的交流電需經整流后進入DC/DC變換器，輸出的直流電經過穩壓后直接送入DC/DC變換器；光電池板輸出得到的直流電通常要通過1個防反二極管后，再送入DC/DC變換器。

主控制電路通常采用PLC或單片機、DSP等控制芯片，通過控制DC/DC變換器實現功率變換，同時還可對各種信息、參數進行數據采集、處理，從而實現對耳機設備的保護、風險預警等功能。

2.3 電能存儲消耗環節[6]

電能存儲消耗環節包括存儲和消耗兩部分。電能的存儲部分由耳機中微型蓄電池承擔，在整個系統中起到電能調節和平衡負載的作用。電能的消耗部分主要由直流負載、交流負載組成。

3 研究的有益效果

本新型耳機使人們在使用過程中能將光和風利用起來進行自我供電，更加滿足了人們的使用需求。

4 具體實施方式

使用時，將耳機本體正確戴放到使用者的頭部上，手動打開耳機本體上的開關，此時耳機本體內的無線傳輸系統啟動，使用者可以連接手機、電腦等終端設備來使用，在戶外使用時，先拉伸或者縮短與微型發電機相連的伸縮桿，調整三葉片風車到合適的高度，在有風的情況下，耳機本體上的兩個三葉片風車會在風的帶動下旋轉，并同時帶動兩個微型發電機旋轉發電，產生的電能會存儲到耳機本體內置的充電電源中；在有太陽光的情況下，耳機本體兩側的光電池板會接收太陽光，并將光能轉化成電能存儲到充電電源中。

圖2 新型耳機外觀

5 結論與展望

雖然能夠在一定程度上解決傳統無線耳機受電量限制的缺陷，能夠在一定程度上提高太陽能和風能的利用效率，但還是存在三葉風扇以及光電池板等都不便于攜帶裝載等問題，因此對此新型無線耳機的主要改進的地方是使其輕量化，便于攜帶和折疊等等。

為此所提出的解決辦法是將三葉扇和光電池板獨立起來，即三葉扇和光電池板可從整體耳機中拆除下來，也可裝載起來，這樣既可以讓耳機在電量不足時通過風光互補發電系統充分利用風能與光能發電，也可以在不需要時卸掉三葉扇和光電池板，以供使用者自由支配，充分改善此新型無線耳機。

[1]孫楠，邢德山，杜海玲.風光互補發電系統的應用展望[A].山西電力,2010年8月（4）：54-56.

[2]賀煒.風光互補發電系統的應用展望[B].上海電力,2008（2）：134-138.

[3]黃毅城.大力發展風電[J].電網與清潔能源，2008，24（1）：1-2.

[4]孟克其勞，賈大江，王利平.風光互補控制器的智能化計[J].太陽能學報，2005,26（2）：192-195.

[5]陳亞愛，金雍奧.風光互補發電系統控制技術綜述[J].電氣傳動,2012,42（1）：3-9.

[6]王濤.小型風光互補發電系統控制器的研究[D].合肥工業大學,2009.