飞轮储能系统永磁无刷直流电机控制方法研究

针对某高速飞轮储能系统中的永磁无刷直流电机在宽速范围内运行时出现的电流和转矩脉动问题,开展了换向期间的转矩脉动的分析,建立了转矩脉动和转速之间的关系,提出了在低速区功率开关管采用先脉宽调制后恒通,最后再脉宽调制(PWM-on-PWM)的方法,在高速区功率开关管采用了带PWM的重叠换向调制的一种混合调制方法;在抑制换向期间的电流和转矩脉动的效果上对该调制方式进行了评价,并搭建了Matlab/Simulink仿真模型,进行了低速区的运行试验。研究结果表明,该混合控制方案能消除非换向期间非导通相上的续流现象,并可减小换向过程中的电磁转矩脉动,可以使无刷直流电机在相对较宽的速度范围内平稳运行。     

飞轮储能系统用无刷直流电机驱动系统的设计

飞轮储能是一种高效的能量储存方式,其中的双向能量转换系统是它的重要组成部分,关系着飞轮储能系统(FESS)能否可靠、高效的运行。针对某高速飞轮储能系统中的一体化永磁无刷直流电动/发电机驱动问题,首先在分析了无刷直流电动/发电机驱动理论的基础上,采用DSP作为控制核心、IPM作为主电路构建了一体化永磁无刷直流电动/发电机的驱动系统,然后在Matlab/Simulink中建立了该驱动系统的模型,并对其性能进行了仿真,提出并解决了PWM调节过程中电动/发电机电流上升过慢的问题;最后制作了驱动系统,完成了系统的运行实验,成功的将一体化电动/发电机驱动至10 500 r/min,并实现了发电运行。实验结果验证了驱动系统的可靠性。     

磁悬浮飞轮储能装置的设计

设计了一种磁悬浮支承的飞轮储能装置,对飞轮结构与支承形式等进行了研究.将盘状飞轮优化为伞状飞轮,可以提高飞轮转动惯量;采用机械轴承与永磁轴承相结合,省去复杂的电磁轴承以及相关控制部分,飞轮在合适的转速下稳定旋转,并完成了样机的设计.该新产品的开发具有节能环保的意义.     

车用飞轮储能装置再生制动试验台研究

针对电动汽车制动能量的回收与再利用现状,提出一种将飞轮储能装置耦合于车辆传动系统的混合动力方案,阐述了车辆运行过程中飞轮储能装置的3种工作模式:制动能量回收模式、存储能量输出模式及回收能量保持模式。设计了车用飞轮储能装置再生制动试验台及能量回收试验系统,确定以能量回收率作为指标分析和评价飞轮储能装置的能量回收效果。惯性飞轮加速至不同旋转速度时所具有的旋转动能模拟车辆以不同速度制动时的能量,完成了多目标车速下的能量回收试验,结果表明,受传动比制约,储能飞轮进行能量回收存储时存在能量平衡点,能量回收率平均值为25.28%,所开发的试验台从体系结构到控制方案都能够很好地满足制动能量回收系统的控制需求。     

飞轮储能系统能量损失研究现状分析

飞轮储能系统的性能好坏与其运行过程中的能量损失密切相关,按功能及学科将飞轮储能系统所涉及的能量损失进行全面的分类,详细论述国内外学者对各分类子单元所涉及能量损失研究的现状,基于对研究现状的分析,论述影响风阻损失以及磁轴承、电动/发电一体机、电力变换器、真空保持系统、水冷却系统等能量损失的主要因素,为更好地进行以性能最优为目标的飞轮储能系统优化设计打下基础。     

飞轮储能装置及其充放电控制的研究

简述了飞轮储能装置的工作原理和储能原理,提出了该系统的基本结构组成,并在实验和数学推导的基础上给出了其充电和放电过程的控制方案.     

飞轮式液压蓄能器的储能特性研究

针对常规液压蓄能器储能密度低,影响工程机械能量回收效率的问题,研究飞轮式液压蓄能器在工程机械液压系统中的应用,目的是提高系统能量回收效率,改善常规液压蓄能器的低储能密度。提出一种基于飞轮式液压蓄能器和四配流窗口轴向柱塞马达的挖掘机动臂泵控系统,利用AMESim软件建立系统仿真模型,通过仿真参数匹配,与挖掘机动臂阀控系统对比分析能耗特性。结果显示,动臂下降过程中飞轮式液压蓄能器能量回收效率为81.7%,储能密度为4.64 W·h/kg,比普通液压蓄能器的储能密度1.7 W·h/kg提高了约2.73倍。     

飞轮储能装置建模与振动仿真分析

以城际交通的动能制动回收飞轮储能装置为工程背景,分析地铁出站加速运行时,地面振动对飞轮储能装置转子的影响.首先,利用整体法和能量法,在定子基础振动和转子不平衡力的基础上,通过拉格朗日方程建立了包含飞轮电池基础振动的八自由度刚性模型.然后,利用MATLAB软件中的ode函数,进行模型仿真和分析.结果 表明,在外部激励和转子自身不平衡振动的影响下,转子会出现诸如概周期、混沌等丰富的非线性振动现象.转子在高速条件下还会出现"拍振"现象.磁悬浮转子的最大稳定转速为3980rad/s.当超过临界转速后,转子的振动幅值和共振频率会小幅度增大.     

采用自适应PI控制的单框架控制力矩陀螺角动量飞轮系统的设计

设计了单框架控制力矩陀螺中的角动量飞轮分系统以提高卫星姿态控制精度.首先,从理论上分析了角动量飞轮的角速度波动对单框架控制力矩陀螺输出力矩的影响,得到当期望转速为5000 r/min且力矩波动<0.002 Nm时,角速度波动应小于5 r/min的结论.然后,采用无刷直流电机驱动角动量飞轮,利用FPGA实现控制驱动电路,...     

磁悬浮储能飞轮状态监测系统

为保证磁悬浮储能飞轮安全稳定地运行,建立了一套磁悬浮储能飞轮状态监测系统。根据系统原理图,利用储能飞轮自身的传感器和变送器,加上隔离器、数据采集卡和上位机组成系统硬件。通过LabVIEW平台开发了磁悬浮储能飞轮监测软件。软件实现了数据采集、信号处理、转速计算、趋势图显示、时域分析、频域分析、轴心轨迹显示等功能,并能实时、定时、定转速地自动储存监测数据与图片。软件利用缓存程序设计,解决了高频次存储数据占用大量时间资源的问题。利用监测系统对500 kW-125 kW·h磁悬浮储能飞轮产品测试,测试结果指标正常,验证了监测系统的各项功能及系统的稳定性。     

储能飞轮转子的研究现状与进展

储能飞轮系统是高效、环保的新型能源技术,广泛应用于电动汽车、通信、风力发电、智能电网、航空航天等工程领域,是具有发展前景的能源技术.文中综述了储能飞轮系统在工程中的应用,介绍了飞轮转子在材料选择、转子形状以及加工制造工艺等方面的发展.     

复合材料储能飞轮挠性结构振动的磁轴承控制

储能密度是储能飞轮的重要指标之一,选用碳纤维、玻璃纤维复合材料的储能飞轮可以有效提高储能密度,同时,选用磁悬浮支承则可以适应真空环境及减少损耗。但是,由此也增加了结构的复杂性,例如,连结飞轮转子中金属部件与复合材料之间的挠性薄壳轮毂具有不同于常规刚体飞轮的动力学模型特性。针对薄壳结构的模态振动特征与陀螺效应控制之间的矛盾,描述一种具有挠性结构储能飞轮的磁轴承控制方法。在模态分析的基础上,利用多通道添加相位整形的控制方法有效抑制了系统中的挠性结构的模态振动。试验结果表明,使用所设计的控制器,转子可平稳通过中心频率为340 Hz的轮毂——心轴挠性模态振动区域,运行转速475 Hz(28 500 r/min),轮缘最大线速度达到450 m/s,并成功实现飞轮的充放电过程。     

飞轮储能电池在并网型风力发电系统中的应用

提出了一种采用飞轮储能电池来充当电能质量调节作用的并网式风力发电系统,分析了飞轮储能电池调节电能质量的作用,直流侧电压的调节方法,利用能量平衡原理推导出了前馈参数与定子电流的关系,并给出了控制方法。仿真结果证明了系统在改善电能质量方面的优越性能。     

轨道交通混合储能系统的研究与实现

为给轨道交通储能系统的前期研究及后期验证提供实验条件,结合轨道交通实际运行工况、功率参数和容量配置等,围绕储能元件特性、变流器系统设计展开研究,选取超级电容和锂离子电池作为储能元件,以双DC/DC拓扑为主电路,dSPACE为控制器,搭建具有牵引耗能和制动馈能的轨道交通混合储能系统。     

基于粒子群算法的复合储能式系统控制优化

由于复合储能式系统装载机的结构复杂,所以对系统的模糊控制策略要求较高,而现有的利用专家经验对控制器设定的模糊控制规则主观性较强,很难实现系统的最优控制.利用粒子群算法对模糊控制策略进行优化,并将优化后的控制策略通过MATLAB/Simulink所搭建的装载机整车的后向仿真模型进行试验仿真分析.结果表明:通过粒子群算法优...     

飞轮储能系统推力盘布局优化分析

基于600 Wh飞轮储能系统对现有结构进行结构布局优化,提出了2种针对推力盘安装位置不同的飞轮储能系统的结构布局,利用ANSYS Workbench对3种结构进行结构力学分析。结果表明:吊装式结构的飞轮储能系统力学性能最差,嵌式结构的飞轮储能系统力学性能最好,夹式结构介于两者之间。这为今后的飞轮转子系统结构设计提供了参考与指导。     

车辆高速飞轮储能系统关键技术及其优化设计

在能源高度紧张的今天,车辆储能技术的研究十分重要.从使用高速储能飞轮的车辆混合动力传动系统原理研究出发,先后探讨了高速储能飞轮系统的稳定性、平衡性以及高速储能飞轮的陀螺效应;并重点对高速储能飞轮优化设计问题进行了较为深入的研究,为车辆高速飞轮储能技术的设计与应用进行了富有意义的探索.     

飞轮储能技术原理、应用及其研究进展

飞轮储能是一种研究价值高、应用前景广阔的新技术。文中简要介绍了飞轮储能技术原理、关键技术、应用方向、研究机构等。     

电力储存用飞轮系统的控制模型研究

对用于电力储存的 10MWh级飞轮系统的控制模型进行了研究 ,主要介绍了对大容量飞轮储能系统的构造设计、振动分析、没有考虑系统陀螺效应的有限元模型、考虑陀螺效应的有限元模型以及考虑陀螺效应的弹性支持的回转轴模型     

基于AT90S8535单片机的无刷直流电动机控制系统设计

介绍了一种以AT908535单片机为控制核心、结合专用芯片LM621的新型无刷直流电动机控制系统，给出了系统的硬件构成和软件设计方案。相比于目前大多数的无刷直流电动机控制系统，该系统具有一定的新颖性和先进性。