用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动/发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

飞轮储能系统发电运行控制技术的研究

设计了基于永磁无刷直流电机的飞轮储能单元的能量转换控制系统。研究了永磁无刷直流电机的发电控制技术,提出了飞轮储能系统减速发电过程中电机能量回馈升压控制方案,建立了飞轮储能系统发电控制的仿真模型,并对减速发电过程进行了仿真分析。     

基于改进型数字锁相环驱动的电机飞轮储能系统

电机飞轮储能系统,可在市电或者其它独立电源发生断电后,由电机飞轮储能系统来实现两个供电电源切换时的不间断供电,并保证电源切换时各项电能质量指标和供电性能不会因为主供电源故障而产生间断或不连续变化。本文对电机飞轮储能系统能量转换系统,电力电子装置实现方案进行深入分析,搭建了仿真模型,并且以微处理器ds PIC30F3011为控制核心,建立了模拟实验平台,对系统中的电机飞轮储能系统充放电控制进行了实验。仿真和实验结果充分验证了在移动电站中使用电机飞轮储能系统,能够有效地改善移动电站系统的供电性能。     

飞轮储能系统用电动/发电机的研究

飞轮储能电机是飞轮储能系统能量转换的核心,关系着飞轮储能系统的可靠、高效运行。正确选择飞轮储能电机对提高飞轮储能系统的性能具有非常重要的意义。在简单介绍了飞轮储能系统的基础上,对异步电机、开关磁阻电机和无刷直流电机的工作原理和研究现状进行了详细分析,并比较了各自在飞轮储能系统中的优缺点,最后,对飞轮储能电机技术的发展进行了展望。     

飞轮储能系统用永磁无刷直流电机设计与分析

采用Ansoft中基于磁路法的RMxprt模块对2 kW/100 Wh容量的飞轮储能试验系统中所用的高速永磁无刷直流电机进行了具体设计,并在Ansoft Maxwell 2D中运用有限元的方法分析了电机内电磁场的分布情况及电机的静态和动态特性,分析结果表明所采用的电机方案能够满足飞轮储能系统的要求,具有一定的可行性和实用性。与传统的设计方法相比,提高了效率和精度,具有很强的工程实用性。     

飞轮储能用高速永磁同步电机技术综述

飞轮储能是一种应用前景广阔并已经得到实际应用的先进储能技术。电机作为飞轮储能系统中实现电能与机械能之间相互转换的核心部件,其性能直接影响着整个飞轮储能系统的性能。文章分析了国内外飞轮储能用高速电机的研究现状,总结了目前国内外高速飞轮电机主要结构和应用场合。阐述了飞轮储能用高速永磁同步电机的关键技术,包括转子机械强度与动力学设计,转子涡流损耗的影响因素及削弱方法,电机的冷却和散热,轴承的选择等,为进一步提高电机转速提供参考。     

飞轮储能用高速永磁同步电机设计

根据飞轮储能系统的运行要求,完成了一台高速永磁同步电机的电磁设计.首先分析了高速运行的永磁电机的设计原则,然后介绍其电磁设计方法,并给出所设计电机的技术指标要求和电磁设计方案,最后制造了一台样机,通过实验对所设计的电机进行验证.     

高速飞轮储能系统的研究与实现

飞轮储能系统利用飞轮加减速旋转来实现电能与机械能的相互转换,是一种新兴的电能存储技术。研制了用于电力系统的高速飞轮储能系统,该系统主要包括储存能量的飞轮、支撑飞轮的轴承、进行机电能量转换的高速永磁电机和与电网进行能量交换的双向变流器。研究了高速飞轮储能系统整体控制策略、电网侧变流器的控制,高性能LCL滤波器的设计,高速永磁同步电机的弱磁控制。进行了高速飞轮储能系统加速储能试验和减速释能试验,分析了试验测试结果。     

飞轮储能的仿真系统研究

飞轮储能在很多能源相关领域有着广阔的应用前景。基于飞轮储能技术的基本原理及飞轮储能系统的主体结构,以Simulink为平台搭建了飞轮储能的仿真系统,包含充电模型和放电模型两部分,各自由电机本体、转速计算、磁极位置检测及位置控制等模块组成,其中转速计算模块是区分两个模型的所在。基于所搭建的仿真平台,对充放电过程进行了仿真,并对占空比、转动惯量与摩擦系数对储能系统的影响进行了仿真分析。     

高真空工况下开关磁阻电机温度场分析

开关磁阻电机(SRM)因其拓扑结构简单、效率高、体积小等优点,可用于飞轮电池领域,而高真空工况下电机温度场的准确分析对飞轮系统的使用寿命和安全性能至关重要。以12/8 SRM为例搭建二维有限元分析模型,对各部件典型位置磁密进行分析,介绍了铁损的计算模型并通过有限元验证计算结果。进一步利用磁-热单向耦合方法对SRM高真空工况下的温度场分析,分析了电机各主要部件温度的分布规律,为飞轮电池用SRM的温度预估及散热设计提供参考依据。     

基于飞轮储能系统的直流UPS控制方法研究

飞轮储能系统将能量以机械能的形式储存在高速旋转的飞轮转子中。与传统化学电池相比,飞轮储能系统优势明显,已获得了广泛的应用。为了解决电网电压对称跌落所带来的直流负载端电压暂降问题,给出了基于飞轮储能系统的直流UPS系统电路拓扑及控制方法。在电网电压正常时,飞轮电机采用速度外环、电流内环的双闭环控制策略加速充电或恒速待机;在电网电压发生对称跌落时,飞轮电机采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略减速放电。提出了电流内环控制器的零极点对消降阶设计方案,采用对称优化函数等效法设计了速度外环及电压外环控制器参数,并对设计的控制器进行了稳定性分析。通过Matlab/Simulink仿真对该控制方法进行了验证。结果表明,该控制方法及所设计的控制器参数能准确控制飞轮电机运行模式,稳定直流负载端电压,保护直流负载不受电网电压跌落的影响。     

基于飞轮储能系统的无轴承无刷直流电动机内模控制

飞轮储能系统具有比能量高、寿命长、无污染、免维护等特点,在电动汽车领域有着潜在的应用价值。无轴承无刷直流电机是一种新型的高性能电机,以其代替传统电机作为飞轮储能的驱动电机,可以减少机械摩擦、降低噪声、提高电机转速。但是电动汽车中运行环境复杂、突发状况多,为了提高控制系统对电机参数变化以及不确定的外部干扰的调节能力。对传统的内模控制进行改进,分别设计转速系统和悬浮力系统的内模控制器。并建立仿真模型,设计实验。经仿真结果表明,在发生负载扰动时,系统具有较强的鲁棒稳定性。最后通过试验样机进行试验,验证了系统的有效性。     

带有滑行能量回收的怠速启停系统复合储能控制策略研究

对滑行能量回收控制流程进行了分析,并在ADVISOR上进行二次开发,建立了带有滑行能量回收的复合储能系统仿真模型。提出了能量管理的模糊控制策略,并在城郊道路循环工况中进行仿真,仿真结果表明:该模糊控制策略能降低大电流对蓄电池的冲击、减少蓄电池放电次数、延长蓄电池使用寿命,提高了整车燃油经济性能。搭建试验台架利用惯性飞轮模拟汽车滑行能量回收电机发电,验证复合储能系统回收及利用效果。     

电力调峰用同性材料飞轮电池转子设计分析

飞轮电池是一种利用机械能进行能量储存的新型储能方式,相比抽水储能方法,飞轮电池在电力调峰中拥有很好的发展潜力。通过分析得出圆环状飞轮转子的应力分布,设计了飞轮转子的内外半径比,计算得出了有效储能为90 MJ的超强度钢飞轮转子参数;通过对比指出,同性材料飞轮相比纤维材料飞轮在电力调峰中有较好的综合优势。     

飞轮储能系统用高速电机的设计

分析了高速电机的一个应用方向,即飞轮储能。分析了飞轮储能系统对电机的特殊要求以及针对这些特殊要求的措施。最后提出了飞轮储能系统中高速电机的一些特殊结构以及其优缺点。     

基于改进型滑模观测器的飞轮储能系统控制方法

该文分析了飞轮电机高速运转时滑模观测器估算角度存在偏差的原因,提出一种补偿截止频率等于电机电气频率的自适应低通滤波器固定滞后角的角度偏差消除方法,并改进了滑模观测器。通过稳定性分析得到了改进型滑模观测器的稳定条件。为了实现飞轮电机全速度范围的无速度传感器控制,采用基于模拟角的电流闭环控制实现飞轮电机的起动和低速运行,在转速达到某个设定值时切换到滑模变结构控制。给出了基于改进型滑模观测器的飞轮储能系统充放电控制方法。在充电和待机时采用了速度外环、电流内环的双闭环控制策略,在放电时采用了电压外环、电流内环的双闭环控制策略。进行了飞轮储能系统的起动、充电、待机、放电实验,实验结果验证了基于该改进型滑模观测器的飞轮储能系统控制方法的正确性和有效性。     

飞轮储能系统中双向功率变换器控制策略的分析与研究

微电网需提供功率缓冲装置,飞轮储能装置可快速调节电能质量,为微电网提供频率、电压支撑.为提高飞轮储能系统的动态响应速度,分析了背靠背变换器的数学模型,以此提出了一种在母线电压平方外环、功率内环的直接功率控制策略基础上,增加功率前馈补偿的控制策略.采用该控制策略可大幅改善由于飞轮储能系统切换状态时电机侧PWM变换器状态突变导致的直流母线电压波动,提高微电网侧PWM变换器的响应速度,从而提高系统的运行效率,改善系统的动态运行性能.分析验证了该控制策略的可行性,并利用仿真与实验进行验证.     

储能飞轮用大功率高速永磁同步电机电磁设计

储能飞轮用高速电机的工作状态包括电动机、发电机及空载三种。提高储能飞轮的能量转换效率、降低电机在各种运行状态的损耗成为其电磁设计的主要任务。从工程应用的角度,对储能飞轮用大功率高速永磁同步电机的绕组损耗、铁心损耗及涡流损耗进行了分析,重点分析了定转子间隙对转子构件涡流损耗的影响,同时提出了一种阶梯式转子永磁体结构,可满足永磁同步电机(PMSM)对空载反电动势的低谐波要求,并提出了转子护套材料的选取原则。最后通过一个算例介绍了电机的设计分析及性能参数的计算。     

磁悬浮飞轮用永磁无刷直流电动机控制器设计

飞轮储能电池（FESS）是一种新型高效环保电池，而飞轮储能电池中，驱动电机的设计是提高电池性能的关键技术之一。根据飞轮储能系统的要求，介绍了基于TMS320LF2407的永磁无刷直流电机控制系统的硬件设计和软件设计。系统精度高，调整方便，易于使用。     

磁悬浮储能飞轮高速永磁电机设计及优化

高速磁悬浮储能飞轮是一种新型高比功率储能装置,其中高速大功率电机是能量转换与传输控制的核心。本文针对所研究的300kW磁悬浮飞轮储能系统的应用特性提出了一种轴式永磁同步电机方案,从电磁、结构和控制等方面进行综合分析与设计;在此基础上,为了适应高速稳定运行、高功率放电对高速电机提出的新要求,从转子的结构强度、电机损耗、运行区间的效率、转矩波动等方面出发对电机的设计参数进行优化分析。结果表明：优化后的电机结构强度高,能够满足储能飞轮在高转速、高功率连续充放电等工况下的使用要求,15000～30000r/min工作转速范围内电机效率达到90%以上。