复合材料储能飞轮分层结构研究

采用有限元数值分析，分析了复合材料飞轮内部应力及应变，并结合复合材料缠绕成型工艺，提出一种新的复合材料飞轮分层结构。利用张力缠绕成型的分层结构的复合材料飞轮，最高转速可从28662r／min提高到63057r／min。     

发动机飞轮的动态优化设计

飞轮是发动机中有重要作用但结构形状相对简单的零件之一。为了保证飞轮有足够的转动惯量、足够的刚度和强度,并使飞轮在满足设计要求的前提下质量尽可能小,这里利用有限元分析软件ANSYS对某飞轮进行了参数化建模,动态地分析了飞轮的应力场与位移场,并对飞轮的主要尺寸进行了动态优化设计。     

RESEARCH ON CONTROL OF FLYWHEEL SUSPENDED BY ACTIVE MAGNETIC BEARING SYSTEM WITH SIGNIFICANT GYROSCOPIC EFFECTS

Traditional PID controllers are no longer suitable for magnetic-bearing-supported high-speed flywheels with significant gyroscopic effects. Because gyroscopic effects greatly influence the stability of the flywheel rotor, especially at high rotational speeds. Velocity cross feedback and displacement cross feedback are used to overcome harmful effects of nutation and precession modes, and stabilize the rotor at high rotational speeds. Theoretical analysis is given to show their effects. A control platform based on RTLinux and a PC is built to control the active magnetic bearing (AMB) system, and relevant results are reported. Using velocity cross feedback and displacement cross feedback in a closed loop control system, the flywheel successfully runs at over 20 000 r/min.     

Coordinated operation of wind turbines and flywheel storage for primary frequency control support

This work assesses the participation of wind power plants in primary frequency control support. To participate in frequency control-related tasks, the wind power plants have to maintain a certain level of power reserves. In this article, the wind power plant is equipped with a flywheel-based storage system to fulfil the power reserve requirements set by the network operator. The article focuses on two main aspects: the definition of the control strategy to derate the wind turbines to provide a part of the required power reserves; and the coordinated regulation of the power reserves of the wind turbines and the flywheels while participating in primary frequency control. This coordinated regulation enables the wind power plant to maintain the net level of power reserves set by the network operator while alleviating the need of deloading the wind turbines. The performance of the proposed control schemes are shown by simulation.     

基于ANSYS的复合材料飞轮系统模态分析

储能飞轮系统在工程中应用广泛,由于飞轮系统转速较高,因此对飞轮系统进行模态分析是非常必要的。利用有限元分析软件ANSYS对复合材料飞轮系统进行模态分析,得到了飞轮的固有频率与模态振型,为飞轮系统的结构设计与优化以及振动特性研究提供了有效的依据。     

飞轮蓄能技术的发展与应用

系统地介绍了国内外飞轮储能技术的研究进展及在许多方面已有的应用实例和应用前景，指出了飞轮储能技术今后的研究及应用趋势。     

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。     

飞轮储能的两种支承结构比较分析

飞轮储能具有储能密度高、寿命长、不受充放电次数限制等特点,是目前最有发展前途的储能技术之一。分析了两种支承结构的飞轮系统形式,从理论分析上比较了两种不同的支承方式下飞轮系统的特点。结果表明,采用3自由度磁力轴承支承方式的飞轮系统具有良好的发展前景。     

6110/125Z柴油机轴系扭振与减振研究

针对6110／125Z柴油机飞轮螺栓断裂问题对柴油机轴系进行扭转振动分析，改进扭振减振器设计减小曲轴后端附加扭振力矩，解决了飞轮螺栓断裂问题。     

复合材料环向缠绕飞轮轮体工艺应力研究

在平面应力微分方程中考虑温度影响,可以得到复合材料轮体在制造和使用过程中更真实的应力应变情况。计算结果表明常规固化降温过程产生的应力足以使厚壁圆筒开裂。为解决复合材料环向缠绕飞轮在固化以及旋转时径向强度不足的难题,文中提出采用纤维加力缠绕施加径向压预应力,配合及时在线电子束固化的新工艺方法。将新方法中的加力缠绕过程等效为薄层过盈配合,统一加力缠绕和过盈配合两种制造方法以及后续升降温和旋转等工况下的计算问题。最后编制Matlab程序,给出算例,结果表明新工艺方法对径向应力改善明显。