飞轮储能用三自由度磁轴承设计与电磁分析.doc

飞轮储能用三自由度磁轴承设计与电磁分析

2万字 42页 原创作品，独家提交，已通过查重系统

摘要 随着全球能源问题的日益严重，储能技术也被各国列为重点研究对象。而在众多储能技术中，飞轮电池以运行功率大、工作效率高、使用寿命长、储能密度大、清洁基本无污染等优点受到各国研究专家的高度重视。目前，飞轮储能（又称飞轮电池）还存在诸多技术问题，其中悬浮支承系统、集成式电机的性能与控制较为突出。为了减小磁轴承支承损耗与飞轮电池的体积，本文提出了以三自由度磁轴承为核心部件的飞轮电池设计。
本文围绕飞轮储能用三自由度磁轴承设计为目标，对飞轮电池的原理进行了研究。并进一步讨论了飞轮电池所用三自由度的永磁偏置混合磁轴承的结构与原理，提供了主要磁轴承主要参数的计算原理，设计了一个最大承载力为200N的永磁偏置混合磁轴承。并用Ansoft软件进行了磁轴承模型的绘制与仿真，验证了设计的结果。飞轮电池由高效的电机（电动机/发电机）和控制电路组成，简述了控制电路的硬件和软件部分。由于PID控制算法是目前应用比较普遍的算法，所以对PID控制算法作了进一步研究。将标准的PID控制算法与改进的PID算法进行比较与分析，最终将离散型PID控制器应用在磁轴承中，校验各方向的电流刚度系数与位移刚度系数。最后，将全文内容进行了总结，并提出了需要进一步研究的内容和今后的工作重点。


关键词：飞轮电池 磁轴承设计 数学模型 控制算法