現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展是以能源為支撐的,一次能源的不斷消耗促使人們不斷發(fā)展新能源；然而以風能和太陽能為主的新能源具有間斷性和波動性問題,為了能平穩(wěn)的并網(wǎng),這需要高效率的儲能裝置。在眾多儲能技術中,具備高效率、長壽命、零污染等優(yōu)勢的飛輪儲能技術得到人們的極大關注,這些優(yōu)勢使得其在衛(wèi)星系統(tǒng)、分布式發(fā)電、調(diào)頻調(diào)峰及軌道交通等領域展現(xiàn)出強大的應用價值。飛輪儲能系統(tǒng)是一種結(jié)構復雜的機電一體化裝置,主要包括飛輪、磁懸浮軸承、電動／發(fā)電機、電力變換器、真空設備、散熱裝置及保護殼等。本課題對容量為1kWh的飛輪儲能裝置進行結(jié)構分析和設計。根據(jù)設計要求,確定飛輪轉(zhuǎn)子外形、材料,并對其尺寸進行計算。對于飛輪儲能系統(tǒng)用電機,先對其特點進行理論分析,然后根據(jù)實際應用情況確定電機的類型。其次通過專業(yè)的電機設計軟件進行電機初步設計,并利用有限元軟件對電機性能進行分析評價,并針對性地進行參數(shù)修正、優(yōu)化,直到滿足性能要求。然后針對設計的電機制定控制策略,電動狀態(tài)控制只需要轉(zhuǎn)速反饋控制即可,發(fā)電狀態(tài)時輸出電壓是隨時間而降低的,所以需要一個電壓反饋來穩(wěn)定輸出電壓；由此設計出電機在不同狀態(tài)時的控制電路,并完成了電路板的制作與測... 

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 儲能技術
        1.2.1 物理儲能
        1.2.2 電磁儲能
        1.2.3 電化學儲能
        1.2.4 儲能技術的比較
    1.3 飛輪儲能技術的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外飛輪儲能技術研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)飛輪儲能技術研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 飛輪儲能系統(tǒng)結(jié)構理論分析
    2.1 飛輪儲能系統(tǒng)的結(jié)構
    2.2 飛輪轉(zhuǎn)子
        2.2.1 材料與形狀
        2.2.2 飛輪轉(zhuǎn)子尺寸計算
    2.3 電動/發(fā)電機系統(tǒng)分析
        2.3.1 電動/發(fā)電機的構成
        2.3.2 電動/發(fā)電機電動狀態(tài)工作原理
        2.3.3 數(shù)學模型
        2.3.4 永磁無刷直流電機運行方式
        2.3.5 電動/發(fā)電機發(fā)電狀態(tài)運行原理
    2.4 磁懸浮儲能飛輪支承技術
        2.4.1 徑向磁軸承的基本結(jié)構
        2.4.2 軸向磁軸承的基本結(jié)構
    2.5 控制系統(tǒng)
        2.5.1 電動/發(fā)電機控制系統(tǒng)
        2.5.2 磁懸浮軸承控制系統(tǒng)
    2.6 輔助系統(tǒng)
    2.7 飛輪儲能系統(tǒng)整體結(jié)構設計
    2.8 本章小結(jié)
第3章 儲能飛輪系統(tǒng)的電機設計
    3.1 儲能飛輪的電動/發(fā)電機
        3.1.1 特點
        3.1.2 靜態(tài)損耗分析
    3.2 電機尺寸設計
        3.2.1 電動機與發(fā)電機的區(qū)別
        3.2.2 主要尺寸計算
        3.2.3 定子的設計
        3.2.4 轉(zhuǎn)子的設計
    3.3 電機的有限元分析
        3.3.1 有限元分析軟件
        3.3.2 電機參數(shù)的選擇
    3.4 電機模型的優(yōu)化
    3.5 本章小結(jié)
第4章 電動/發(fā)電機控制系統(tǒng)設計
    4.1 電動/發(fā)電機控制器的特點
    4.2 電動機狀態(tài)控制器分析設計
        4.2.1 基于單片機STM8S903K3T6實現(xiàn)的電動控制系統(tǒng)
        4.2.2 電機主控制芯片的程序設計
    4.3 發(fā)電機狀態(tài)控制器分析設計
        4.3.1 發(fā)電主電路設計
        4.3.2 發(fā)電控制系統(tǒng)設計
        4.3.3 系統(tǒng)主電路原理圖設計
    4.4 本章小結(jié)
第5章 磁懸浮飛輪實驗平臺搭建與調(diào)試
    5.1 磁懸浮飛輪實驗平臺的組成
    5.2 飛輪磁懸浮靜態(tài)工作狀態(tài)測試
    5.3 飛輪啟動測試
    5.4 飛輪轉(zhuǎn)速測試及儲能量計算
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論及展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄1
附錄2
附錄3
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]高速永磁電機的機械和電磁特性研究[D]. 王繼強.沈陽工業(yè)大學 2007

碩士論文
[1]飛輪儲能系統(tǒng)電機設計與充放電控制仿真研究[D]. 李保軍.上海交通大學 2011
[2]徑向磁懸浮軸承的電磁場分析和結(jié)構優(yōu)化設計[D]. 陳帝伊.山東大學 2008
[3]磁懸浮推力軸承的電磁性能分析及結(jié)構設計[D]. 代燕杰.山東大學 2008



本文編號：3729358