電磁懸浮飛輪儲能系統的動力學分析與設計.pdf

1、電磁懸浮飛輪儲能系統是典型的機電一體化產物.它作為一種新型的能量儲存方式,具有許多優(yōu)越性能,首先,飛輪轉子和軸承之間沒有任何機械接觸,沒有磨損,勿需潤滑,飛輪具有很高的能量轉換效率;其次飛輪可以達到很高的轉速,這樣飛輪的單位質量的儲能密度大;不對環(huán)境造成污染;飛輪系統的關鍵部件電磁軸承,可以對飛輪轉子系統進行振動主動控制,使飛輪系統獲得平穩(wěn)的動態(tài)性能.電磁懸浮飛輪儲能技術是目前世界范圍內關注的研究熱點,此項新技術可望應用在很多領域,如不

2、間斷電源,電力調峰,軌道衛(wèi)星儲能和姿念控制等等.本文在分析電磁軸承工作原理的基礎上,詳細的介紹了軸向和徑向電磁軸承的設計方法,并編制了相應的計算程序;對五自由度飛輪儲能系統模塊進行了動力學分析,推導出了飛輪系統的動力學微分方程,在此基礎上,推導出了五自由度狀態(tài)空問表達式;并且基于MATLAB工具,給出了基于線性二次型最優(yōu)控制的控制器設計方法.通過仿真分析,軸向磁軸承和徑向磁軸承的耦合性很小,其控制器的設計可以分開考慮.對徑向電磁軸承子系