Abastecimiento eléctrico mediante bicicleta estática

Abstract

La idea de este proyecto surge con la necesidad de nuevas tecnologías de generación eléctrica limpia. Se pretende emplear una energía ya existente con el fin de convertirla en electricidad. Es decir, aprovechar el esfuerzo de un deportista del gimnasio para este fin, concretamente en una bicicleta estática. La solución que estudiar consiste en diseñar un circuito eléctrico capaz de conseguir este efecto de forma eficiente, así como lo cambios mecánicos necesarios para su correcto funcionamiento. Se decide emplear un motor típico de bicicleta eléctrica e invertir el circuito para que actúe como generador. Dado que se trata de un Brushless-DC, será necesario convertir la tensión obtenida en una apta para la carga de una batería donde se almacenará la energía. Para convertir dicha tensión, se diseña un circuito que consta de un puente rectificador trifásico a la salida del generador, seguido de 2 circuitos en paralelo (los cuales contarán con un convertidor reductor para el control del sistema). El primer circuito será el encargado de cargar la batería (controlando que no superé su corriente máxima admisible, ni siga cargando una vez esté en su máxima capacidad). En paralelo se tiene un circuito prácticamente idéntico al de la batería, pero en el lugar habrá una resistencia de frenado encargada de disipar la potencia que no sea capaz de absorber la batería. Una vez realizados los cálculos y simulaciones pertinentes, se concluye que es una solución válida para el problema inicial. Sin embargo, se plantea como posible mejora el uso de un convertidor elevador-reductor, consiguiendo así que se pueda aprovechar más potencia generada por el ciclista.

This project arises from the need for new clean electric power generation. The idea is to use an existing energy source, such as the one used by a cyclist. So, the idea is to generate electricity using indoor bikes. The solution involves designing an electrical circuit capable of achieving the goal efficiently. As well as the mechanical modifications necessary for its proper functioning. The electric generator will be a motor used in electric bicycles, a BLDC motor, which inverting the circuit will work as a generator. It will be necessary to convert the obtained voltage into one suitable for charging a battery where the energy will be stored. To convert this voltage, the design of the circuit consists of a three-phase rectifier bridge at the generator´s output, followed by 2 parallel circuit (one in charge of charging the battery and the other to dissipate power when the battery reaches its operating limits. Both circuits Will be controlled by a buck-converter (one each), to protect the battery and charge it as effectively as possible. Once the calculations and simulations are completed, it is concluded that this is a valid solution to the initial problem. However, as an improvement, the use of a buck-boost converter is proposed, thereby allowing more power generated by the cyclist to be utilized for charging the battery.