王海均，曾良才，周疆豪武汉科技大学机械学院
基于风光互补自发电的无线耳机
王海均，曾良才，周疆豪武汉科技大学机械学院
此新型无线耳机带有光电池板和风力发电机装置，基于风光互补实现自我供电。耳机由耳机本体、光电池板、三叶片风车、微型发电机、伸缩杆、开关组成。通过三叶片风车和电池板实现将风能和光能转化为耳机的电能，从而使微型发电机完成两种能量的利用，达到风光互补发电的目的，既高效又经济。
风光互补；自发电；无线耳机
引言
随着通信技术的发展，无线耳机在生活中随处可见。而现有的无线耳机在使用过程中，难免出现电量不足而不能继续使用的情况，这给人们的使用带来了不便，因此一种适合用于耳机并且易于和耳机结合的发电系统值得研究。
1 研究背景
传统无线耳机电量不足的情况时常出现，不能满足人们较高的需求。
风能和太阳能是目前最清洁、最环保、用之不竭的能源，采用太阳能光伏发电和风力发电是利用可再生清洁能源的重点[1]。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性，这使风光互补发电系统在资源具有良好的匹配性[2]。
据统计，在lOm高度风能储量为3.2TW，可利用的超过1.OTW[3]，太阳能资源较丰富地区达到了国土面积的67%，可利用年平均日照小时达到2000h以上，年日照强度达6*109MJ/m2，相当于1.7* 1012标准煤[4]。
因此可以利用现有丰富的风能与光能应用于无线耳机,实现自我供电。
2 发明内容
此新型耳机由耳机本体、光电池板、三叶片风车、微型发电机、伸缩杆、开关组成。所述的耳机本体内置有充电电源和无线传输系统，耳机本体两侧各设有一个光电池板，光电池板能接受太阳光照射将光转化为电能存储到充电电源中；所述的三叶片风车有两个，分别在下方与微型发电机相连，将产生电能存储到充电电源中；所述的伸缩杆上端与微型发电机相连，伸缩杆可以伸出或缩短；所述的开关用于控制无线传输系统的开启或关闭。
风光互补发电原理：
风光互补发电系统总体结构如图1所示，系统主要由电能产生环节、电能变换控制环节和电能存储消耗环节三部分组成。
图1 风光互补发电系统结构图
2.1 电能产生环节
电能产生环节包括风力和太阳能两部分发电。前者可通过三叶扇获取风能转化为电能；后者通过光电池板获取光能转化为电能。
2.2 电能变换控制环节[5]
电能变换控制环节由DC/DC变换器、主控制电路等部分构成，是发电系统的核心环节。
微型发电机输出的交流电需经整流后进入DC/DC变换器，输出的直流电经过稳压后直接送入DC/DC变换器；光电池板输出得到的直流电通常要通过1个防反二极管后，再送入DC/DC变换器。
主控制电路通常采用PLC或单片机、DSP等控制芯片，通过控制DC/DC变换器实现功率变换，同时还可对各种信息、参数进行数据采集、处理，从而实现对耳机设备的保护、风险预警等功能。
2.3 电能存储消耗环节[6]
电能存储消耗环节包括存储和消耗两部分。电能的存储部分由耳机中微型蓄电池承担，在整个系统中起到电能调节和平衡负载的作用。电能的消耗部分主要由直流负载、交流负载组成。
3 研究的有益效果
本新型耳机使人们在使用过程中能将光和风利用起来进行自我供电，更加满足了人们的使用需求。
4 具体实施方式
使用时，将耳机本体正确戴放到使用者的头部上，手动打开耳机本体上的开关，此时耳机本体内的无线传输系统启动，使用者可以连接手机、电脑等终端设备来使用，在户外使用时，先拉伸或者缩短与微型发电机相连的伸缩杆，调整三叶片风车到合适的高度，在有风的情况下，耳机本体上的两个三叶片风车会在风的带动下旋转，并同时带动两个微型发电机旋转发电，产生的电能会存储到耳机本体内置的充电电源中；在有太阳光的情况下，耳机本体两侧的光电池板会接收太阳光，并将光能转化成电能存储到充电电源中。
图2 新型耳机外观
5 结论与展望
虽然能够在一定程度上解决传统无线耳机受电量限制的缺陷，能够在一定程度上提高太阳能和风能的利用效率，但还是存在三叶风扇以及光电池板等都不便于携带装载等问题，因此对此新型无线耳机的主要改进的地方是使其轻量化，便于携带和折叠等等。
为此所提出的解决办法是将三叶扇和光电池板独立起来，即三叶扇和光电池板可从整体耳机中拆除下来，也可装载起来，这样既可以让耳机在电量不足时通过风光互补发电系统充分利用风能与光能发电，也可以在不需要时卸掉三叶扇和光电池板，以供使用者自由支配，充分改善此新型无线耳机。
[1]孙楠，邢德山，杜海玲.风光互补发电系统的应用展望[A].山西电力,2010年8月（4）：54-56.
[2]贺炜.风光互补发电系统的应用展望[B].上海电力,2008（2）：134-138.
[3]黄毅城.大力发展风电[J].电网与清洁能源，2008，24（1）：1-2.
[4]孟克其劳，贾大江，王利平.风光互补控制器的智能化计[J].太阳能学报，2005,26（2）：192-195.
[5]陈亚爱，金雍奥.风光互补发电系统控制技术综述[J].电气传动,2012,42（1）：3-9.
[6]王涛.小型风光互补发电系统控制器的研究[D].合肥工业大学,2009.
